Name: Produção-Baixo custo de verde e de estabilidade térmica e carboxilado Celulose Nanocristais e nanofibrilas Usando altamente reciclável Dicarboxílicos Acids (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-01-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 25 s
Description: Aprenda a produzir nanocristais e nanofibrilas de celulose carboxiladas e termicamente estáveis usando ácidos dicarboxílicos sólidos recicláveis. Este método sustentável permite a recuperação fácil do ácido.

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Este trabalho foi realizado enquanto Bian, Chen e Wang foram visitar Ph.D. alunos do Serviço Florestal dos EUA, Forest Products Laboratory (FPL), Madison, WI, e sobre o tempo oficial do governo Zhu. Este trabalho foi parcialmente financiado pelo USDA Agriculture and Food Research Initiative (AFRI) Grant Competitivo (No. 2011-67009-20056), o Estado chinês Administração Florestal (Projeto No. 2015-4-54), a Fundação Nacional de Ciências Naturais de China (Projecto No. 31.470.599), Guangzhou Projeto Elite da China, e Scholarship Fund China. Financiamento destes programas feitos os compromissos que visitam de Bian, Chen e Wang em FPL possível.

NOTA: A celulose branqueada de eucalipto kraft (BEP) e madeira mista pasta kraft branqueada (UMHP) fibras a partir de fontes comerciais foram utilizados como matéria-prima para a produção de CNC e CNF. ácidos maleico comerciais adquiridas foram usadas para a hidrólise. As condições de hidrólise foram as concentrações de ácido de 60% em peso a 100 ° C durante 60 min e 120 ° C (não de ebulição à pressão atmosférica) durante 120 minutos, para BEP e UMHP, respectivamente. 1. Preparação de solução concentrada de ácido dicarboxílico <ol><li> Calor 40 mL de água desionizada (DI) de água num balão de gargalo múltiplos num banho de glicerol líquido sobre uma placa de aquecimento para aproximadamente 85 ° C. </li><li> Adicionar 60 g de ácido maleico anidro para o balão para fazer uma solução a 60% em peso, com agitação magnética. Usando as densidades das soluções de ácido relatado anteriormente 15, calcular a quantidade necessária de água e o ácido para fazer a solução de ácido a uma concentração em massa especificado. </li><li> Aquece-se a solução para a detemperatura de hidrólise desejado de 100 ou 120 ° C (ponto de ebulição não devido a concentrações elevadas de ácidos dicarboxílicos). </li></ol> 2. Hidrólise Reaction <ol><li> Uma vez que a solução de ácido é a temperatura, adicionam-se 10 g, seco em estufa (OD) de fibras BEP ou UMHP em 80 mL de solução de ácido dicarboxílico (1,1) com agitação continua. <ol><li> Tomar uma aliquota do hidrolisado de ácido (cerca de 2 ml) no final do tempo de reacção pré-determinado de 60 minutos antes de terminar a hidrólise por adição de 160 mL de 80 ° C, de água Dl. </li></ol></li><li> Dilui-se 0,5 ml de hidrolisado a amostra para análises de açúcar e concentração de ácido. 15 Observar a amostra hidrolisado restante para a cristalização ter lugar enquanto arrulhar até à temperatura ambiente. </li><li> Separa-se o hidrolisado a partir da celulose hidrolisada por filtração no vácuo utilizando um papel de filtro num funil de Buchner. NOTA: Esta separação precisa ocorrer muito rapidamente antes que a temperatura cai e o ácido sermo começa a cristalizar a partir da solução. Devido à elevada força iónica da solução ácida, hidrólise em aglomerado gerado do CNC e ficar com os resíduos FCSR. Aproximadamente 80-90% do ácido será removida com o filtrado. </li></ol> 3. Separação CNC <ol><li> Lavar os sólidos filtrados da seção 2 com água DI e diluir a cerca de 1% de sólidos totais com água DI. Centrifuga-se o filtrado a 11960 xg durante 10 min. </li><li> Decantar o sobrenadante. Repita o processo de lavagem e filtração utilizando água DI fresco até que o sobrenadante é turva. A turbidez indica que a força iónica da solução caiu suficiente para o CNC para dispersar e começar a tornar-se coloidal. </li><li> Misturar-se o sobrenadante turvo com a celulose hidrolisada constante (2,3). Dializar a mistura num saco de diálise (MWCO 14 kDa), utilizando água desionizada até a condutividade do líquido se aproxima daquela de água Dl. Medir a condutividade usando um medidor de condutância. </li><li> Centrifugar a amostra dialisada a 3500 xg durante 10 min para se obter uma dispersão CNC na fase aquosa. Reter a fase de precipitado, ou seja, FCSR, para a produção de CNF. </li><li> Determinar o rendimento CNC da quantidade medida de CNC na dispersão usando um método anteriormente descrito COD 3, 18. </li></ol> 4. CNF Produção <ol><li> Determinar o rendimento de FCSR precipitado por medições gravimétricas depois de se separar a dispersão CNC. Seca-se a FCSR a 105 ° C e medição do peso seco do forno FCSR em relação ao peso seco do forno inicial da BEP ou fibras UMHP utilizado. </li><li> Mecanicamente fibrilar a FCSR na suspensão de fibras de 0,5% por consecutivamente passar a suspensão 3 vezes através de uma câmara de orifício de 200 um, seguido por 2 vezes através de uma câmara de orifício 87 uM, tudo a 100 MPa. </li></ol> 5. Microscopia de Força Atômica (AFM) Imagiologia <ol><li> Sonicate aproximadamente 0,01% em peso CNC ou CNF suspensions por 2 min. Depositar uma gota de suspensão de disperso sobre um substrato de mica. Ar seco a suspensão depositados à temperatura ambiente. </li><li> Tome imagens de AFM dos CNCs secas ao ar e CNFs em vibrando modo de tocar usando o protocolo do fabricante. Analisar as imagens de AFM de aproximadamente 100 CNCs individuais ou CNFs usando software comercial para obter as distribuições de diâmetro e comprimento. </li></ol> 6. Transformada de Fourier Inferidos Medidas (FTIR) <ol><li> Use um espectrofotômetro FTIR comercial com uma sonda universal atenuou-Total-reflexão (ATR) para analisar as amostras CNC e CNF resultantes juntamente com o BEP original e fibras UMHP para identificar grupos éster. </li><li> Grave o espectro de absorção das amostras num intervalo de comprimento de onda entre 450 - 4.000 centímetros -1 com uma resolução de 4 cm -1 e 4 varrimentos para cada amostra. </li></ol> 7. Condutométrica Titulação <ol><li> Use titulação condutométrico a quantify o carboxilo teor de grupos de amostras resultou de esterificação por o ácido dicarboxílico. </li><li> Adicionar a suspensão CNC ou CNF com 50 mg (OD) de CNCs ou CNFs em 120 mL de uma solução de NaCl mM. Titula-se a mistura por adição de cerca de 0,2 ml de solução de NaOH 2 mM, a intervalos de 30 s. </li><li> Medir a condutividade usando um medidor de condutância. Encontrar o ponto de inflexão (o ponto mais baixo) sobre a curva de condutividade durante o curso da adição de NaOH. </li><li> Calcular a quantidade de grupos carboxilo (mmol / L) com base no NaOH consumido em relação ao ponto de inflexão utilizando a seguinte equação, em que c é a concentração da solução de NaOH (mol / L), V é o volume da solução de NaOH adicionada (mL ), m é a massa de CNCs ou CNFs em peso OD (g). <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55079/55079eq1.jpg" /></li></ol> 8. CNC e CNF Determinação Estabilidade térmica <ol><li> Realizar medições de degradação térmica de tele CNC e CNF amostras por análise termogravimétrica (TGA). </li><li> Purga-se o forno utilizando um fluxo de azoto de elevada pureza a 20 mL / min para evitar qualquer decomposição oxidativa indesejado. Secam-se as amostras a 50 ° C durante 4 h antes do ensaio. Use um tamanho de amostra de 5 mg em peso seco. </li><li> Registar o peso da amostra, a temperatura do forno é aumentada desde a temperatura ambiente até 600 ° C a uma taxa de aquecimento de 10 ° C / min. </li><li> Normalizar a perda de peso medido pelo peso inicial. </li><li> Realizar testes de estabilidade térmica separadas amostras de CNC e CNF num forno a 105 ° C. Grave a mudança de cor das amostras após 4 e 24 h por fotografia convencional. </li></ol> Difração 9. raios-X <ol><li> Pressione liofilizado amostras CNC ou CNF a 180 MPa para fazer pastilhas, como descrito anteriormente. 5 Conduta grande angular medidas de difração de raios-X do sedimento utilizando radiação Cu-Ka em um difratômetro de raios-X no intervalo 2θ de 10 - 38° em passos de 0,02 °. </li><li> Calcular o índice de cristalinidade (CRI) de uma pelota usando o método Segal 19 (sem base linha de subtração). </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 e Zhu são co-inventores de um pedido de patente US utilizando ácidos carboxílicos para CNC e CNF produção.

Os diâmetros mais espessas CNC das amostras CNC da hidrólise ácido maleico resultou numa razão moderada de aspecto média 7,24 e 8,53, para o CNCS de BEP e UMHP, respectivamente, apesar de os seus comprimentos longos, como discutido acima. O CNFs tinha um comprimento maior e um diâmetro mais fino, o que resultou num grande proporção de 13,9 e 19,0 aspecto, para o CNCS de BEP e UMHP, respectivamente, ambos maiores do que a sua respectiva CNCs. É possível utilizar grave desfibramento mecânico para reduzir diâmetro CNF para...

desenvolvimento económico sustentável exige não só utilizando matérias-primas que são renovável e biodegradável, mas também utiliza tecnologias de fabricação verde e amiga do ambiente para produzir uma variedade de bioprodutos e bioquímicos destas matérias-primas renováveis. Nanomateriais celulose, tais como celulose nanocristais (CNC) e nanofibrilas de celulose (CNF), produzidos a partir de lignoceluloses renováveis são biodegradáveis e têm propriedades mecânicas e ópticas únicas adequadas para o desenvolvimento de uma variedade de bioprodutos 1, 2. Infelizmente, as tecnologias existentes para a produção de nanomateriais de celulose são ou intensiva de energia ao usar desfibramento mecânico puro ou ambientalmente insustentável devido à não-reciclagem ou reciclagem insuficiente de produtos químicos de processamento, tais como quando se utiliza o processo de hidrólise ácida mineral concentrado 3-8 ou oxidação métodos 9- 11. Além disso, métodos de oxidação também pode produzir COMPO ambientalmente tóxicoUNDOS por reacção com lignoceluloses. Portanto, o desenvolvimento de tecnologias de fabricação verde para a produção de nanomateriais de celulose é criticamente importante para a plena utilização do material abundante e renovável - lignocelulose. Utilizando hidrólise ácida para dissolver a hemicelulose e celulose despolimerizar é uma abordagem eficaz para a produção de celulose nanomateriais. Ácidos sólidos têm sido utilizados para a produção de açúcar a partir de celulose, com a vantagem de facilitar a recuperação do ácido 12, 13. Estudos anteriores, usando ácidos minerais concentrados indicou que a concentração de ácido menor rendimento melhorado CNC e cristalinidade 3, 5. Isto sugere que um ácido forte pode danificar os cristais de celulose, enquanto uma hidrólise ácida mais suave pode melhorar as propriedades e o rendimento dos nanomateriais de celulose através da abordagem de produção integrada e CNC com CNF 3, 14. Aqui nós documentar um método que utiliza ácidos dicarboxílicos sólida hidrólise concentrado para produce CNC junto com CNF 15. Estes ácidos dicarboxílicos tem baixa solubilidade a temperaturas baixas ou à temperatura ambiente, e, portanto, eles podem ser facilmente recuperado através de cristalização a tecnologia madura. Eles também têm boa solubilidade a temperaturas elevadas que facilita a hidrólise ácida concentrada sem ferver ou usar vasos de pressão. Uma vez que estes ácidos também tem um pKa maior do que os ácidos minerais típicos usados ​​para a produção de CNC, o seu uso resulta em boa cristalinidade CNC, e apesar de menor rendimento CNC, com uma quantidade substancial de resíduo sólido fibrosas celulósicas (FCSR ou fibras parcialmente hidrolisados) restantes devido despolimerização de celulose incompleta. O FCSR pode ser usado para produzir CNF através subsequente desfibramento mecânico utilizando entradas de baixa energia. Portanto, a perda de celulose em açúcares é mínima em comparação com o uso de ácidos minerais. É bem conhecido que os ácidos carboxílicos podem esterificar celulose através de Fisher-Speier esterificação 16. Aplicando ácidos dicarboxílicos a celulose pode resultar em semi-ácido ésteres un-reticuladas 17 (ou carboxilação), para produzir carboxilado CNC e CNF como demonstramos 15 anteriormente. O método documentado aqui pode produzir carboxilado e termicamente estável CNF e CNC, que também é altamente cristalino a partir de polpas quer branqueada ou crua ao ter de recuperação química relativamente simples e de alta e usando entradas de baixa energia.

<table><tbody><tr><td>Polpa de eucalipto branqueada</td><td>Aracruz Celulose Celulose</td><td></td><td></td></tr><tr><td>kraft de madeira dura mista não branqueada&nbsp;</td><td>International Paper</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ácido maleico</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M0375-1KG / CAS110-16-7</td><td>Pó; ensaio: 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 sódio</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-500 / CAS1310-73-2, 497-19-8</td><td>Certificado ACS</td></tr><tr><td>Cloreto de sódio</td><td>Mallinckrodt</td><td>7581-12 / CAS7647-14-5</td><td>Cristal, AR</td></tr><tr><td>Solução de cuprieetilenodiamina</td><td>GFS Chemicals</td><td>E32103-1L/CAS14552-35-3</td><td>1 M, para determinação da viscosidade da solução de polpas</td></tr><tr><td>Acetona</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-500/CAS67-64-1</td><td>Certificado</td></tr><tr><td>ACS Accu-TestTM Frascos para teste de DQO</td><td>Bioscience, Inc.</td><td>01-215-28</td><td>Teste de DQO para 20 a 900&nbsp; mg/L faixa de concentração padrão</td></tr><tr><td>Placa de aquecimento</td><td>Modo IKA</td><td></td><td>: C-MAD HS7 digital</td></tr><tr><td>Barra de agitação magnética</td><td>ACE Vidro</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pyrex balão de fundo redondo de três pescoços</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CLS4965B500-1EA</td><td></td></tr><tr><td>Membrana de celulose para tubos de diálise</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D9402-100FT</td><td>Corte de peso molecular típico = 14.000</td></tr><tr><td>kDa Descartável pratos de alumínio</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Z154857-1PAK</td><td>Circles, 60 mm</td></tr><tr><td>Disintegrator</td><td>Testing Machines 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>Modo: 3510R-MT, 50-60&nbsp; Hz, 180&nbsp; W</td></tr><tr><td>Analisador de potencial 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>Titulador condutométrico</td><td>Yellow Springs Instrument (YSI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analisador TGA</td><td>PerkinElmer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Difratômetro de raios X</td><td>Bruker Corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM imging&nbsp;</td><td>Imagem latente</td> Carl Zeiss do SEM da oficina <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>do</td><td></td><td></td> AFM</tr></tbody></table>

produção-baixo custo de verde e de estabilidade térmica e carboxilado celulose nanocristais e nanofibrilas usando altamente reciclável dicarboxílicos acids

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

Aqui demonstramos potencialmente baixo custo e produções verdes de nanocristais altas termicamente estáveis ​​e carboxilados de celulose (CNCS) e nanofibrilas (CNF) de pasta branqueada de eucalipto (BEP) e fibras de madeira mista pasta kraft branqueada (UMHP), utilizando ácidos sólidos dicarboxílicos altamente reciclável. Condições de operação típicas foram as concentrações de ácido de 50 - 70% em peso a 100 ° C durante 60 min e 120 ° C (não de ebulição à pressão atmosférica) durante 120 minutos, para BEP e UMHP, respectivamente. O CNCS resultantes têm uma temperatura de degradação térmica mais elevada do que os seus correspondentes fibras de alimentação e o conteúdo do grupo de ácido carboxílico 0,2-0,4 mmol / g. A força de baixo (pKa elevado de 1,0-3,0) de ácidos orgânicos também resultou em CNCs com ambos os comprimentos mais longos de cerca de 239-336 nm e mais elevada cristalinidade do que CNCs produzido usando ácidos minerais. perda de celulose em açúcar foi mínima. Fibrosa celulósica resíduo sólido (FCSR) a partir da hidrólise de ácido dicarboxílico foi usada paraproduzir CNFs carboxilados através posterior atrial mecânico com entrada de baixa energia.

Imagens AFM típicos do CNC e CNF de BEP e UMHP juntamente com as correspondentes imagens de SEM das fibras de hidrolisados de ácido de alimentação são mostrados nas Figuras 1 e 2. As imagens mostram claramente as reduções substanciais no comprimento da fibra por hidrólise ácida com alteração mínima nos diâmetros de fibras (comparando Figura 1a com 1b, 2a e com 2b). O comprimento da fibra foi encurtado também reflectido ...

Aqui demonstramos um novo método para produções verdes e sustentáveis ​​de nanocristais altamente termicamente estáveis ​​e carboxilados de celulose (CNC) e nanofibrilas (CNF) utilizando ácidos dicarboxílicos sólidos altamente recicláveis.

Produção-Baixo custo de verde e de estabilidade térmica e carboxilado Celulose Nanocristais e nanofibrilas Usando altamente reciclável Dicarboxílicos Acids

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

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a produção integrada de nanocristais de celulose carboxilados e termicamente estáveis com nanofibrilas de celulose a partir de matéria-prima celulósica usando ácidos dicarboxílicos sólidos com fácil recuperação de ácido. Este método é para nos ajudar a responder à pergunta como produzir com nanomateriais. As principais vantagens desta técnica é que os resultados dos materiais são igualmente altamente estáveis, carboxilados, e os ácidos que usamos podem ser facilmente reciclados, portanto, para obter uma estabilidade uniforme.Para iniciar o procedimento, coloque 40mL de água deionizada e uma barra de agitação magnética em um balão de fundo redondo de três gargalos. Aqueça a água a 85 graus Celsius com um banho de glicerol líquido. Em seguida, adicione 60g de ácido maleico anidro ao frasco e mexa até dissolver completamente para obter uma solução de ácido moleico a 60% em peso.Aqueça a solução a 100 graus Celsius, mexendo sempre. Em seguida, adicione 10g de polpa kraft de eucalipto seca no forno e branqueada e mexa a mistura por uma hora para hidrolisar a polpa. Durante a hidrólise, preparar um balão de filtração a vácuo e um funil de

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Química

Fonte: Arias, S. L., et al. Fabricação de uma nanocelulose bacteriana magnética funcionalizada com nanopartículas de óxido de ferro.  J. Vis. Exp. (2016).Este vídeo demonstra a produção de nanocelulose cultivando bactérias produtoras de celulose em um meio nutritivo contendo manitol. As bactérias metabolizam o manitol em glicose, que é então polimerizada e extrudida como cadeias de glucano que cristalizam em folhas de celulose, formando uma matriz tridimensional na interface ar–líquido. As...

Preparação de Películas de Nanocelulose Bacteriana a partir de Bactérias Produtoras de Celulose

O objetivo desta pesquisa foi o de formar planta sintética tecido da parede celular usando montagem camada por camada de fibrilas nanocellulose e lignina isolado montado a partir de suspensões aquosas diluídas. Foram utilizadas as técnicas de medição de superfície de microbalança de cristal de quartzo e de microscopia de força atómica para monitorizar a formação do material nanocompósito de polímero-polímero.

Rumo Biomimicking Madeira: Fabricados free-standing Filmes de nanocellulose, lignina, e uma policátion sintético

Apresenta-se um novo método de fabricação de pré-formas de fibras naturais curtas rígidas e robustas usando um processo de fabricação de papel. A celulose bacteriana actua simultaneamente como ligante para as fibras soltas e proporciona rigidez para as pré-formas de fibra. Estas pré-formas podem ser infundido com uma resina para produzir materiais compósitos hierárquicos verdadeiramente verdes.

Fabricação de fibras naturais robustos Preformas Utilizando bacteriana Celulose como Binder

Esquemas de síntese para preparar nanopartículas peludas à base de fibra de madeira altamente estáveis e biopolímeros funcionais à base de celulose foram detalhados.

Altamente estável, funcional Hairy Nanopartículas e Biopolímeros de fibras de madeira: Rumo a nanotecnologia Sustentável

Um método da síntese para Aerogels compostos biotemplated do paládio do nanofibras da celulose é apresentado. Os materiais compostos resultantes do aerogel oferecem o potencial para aplicações da catálise, da detecção, e do armazenamento do gás do hidrogênio.

Método de síntese para celulose Nanofiber Biotemplated paládio composto Aerogéis

OrganoCat é um método para o pré-tratamento e fracionamento da lignocelulose em condições leves em lignina, açúcares fermentáveis e polpa de celulose. Em um sistema de solvente biogênico e bifásico de água e 2-metiltetrahidrofuran com ácido 2,5-furancarboxílico como catalisador, os produtos OrganoCat são separados in situ para recuperação direta do produto.

Fracionamento da Biomassa Lignocelulósica utilizando o Processo OrganoCat

Um exemplo de uma abordagem de circuito fechado em direção a uma economia de materiais circulares é descrito aqui. Um ciclo sustentável é apresentado onde poliésteres semi-aromáticos biobálticos são projetados por polimerização, despomerização e, em seguida, repolimerizados com apenas pequenas alterações em seus rendimentos ou propriedades finais.

Projetado para reciclagem molecular: um polímero semi-aromático derivado da lignina

Este protocolo apresenta um método fácil e barato de formar esferas de celulose bacteriana (BC). Este biomatélado pode funcionar como um meio de encapsulamento para materiais sólidos, incluindo biochar, esferas de polímeros e resíduos de minas.

Esferas de celulose bacteriana que encapsulam materiais sólidos

Este protocolo destaca um método para avaliar rapidamente a biocompatibilidade de uma nanocelulose cristalina (CNC)/agarose tinta biomaterial de hidrogel composto com células de mastro derivadas da medula óssea em termos de viabilidade celular e expressão fenotípica dos receptores de superfície celular, Kit (CD117) e receptor IgE de alta afinidade (FcεRI).

Fabricação de uma nanocelulose cristalina incorporada tinta biomaterial agarose para cultura de célula de mastro derivada da medula óssea

Descrevemos novas metodologias simples de síntese e caracterização de partículas micro e submicrônicas de lignina biocompatíveis. Essas formulações fornecem uma abordagem fácil para a utilização do heteropolímero, bem como uma alternativa para o projeto racional de matrizes carreadoras multifuncionais com potencial aplicabilidade em biomedicina, tecnologia farmacêutica e indústria alimentícia.

Síntese Verde, Caracterização, Encapsulamento e Medição do Potencial de Liberação de Novas Partículas Micro/Submicrônicas de Lignina Alcalina

Aprenda a produzir nanocristais e nanofibrilas de celulose carboxiladas e termicamente estáveis usando ácidos dicarboxílicos sólidos recicláveis. Este método sustentável permite a recuperação fácil do ácido.

Produção-Baixo custo de verde e de estabilidade térmica e carboxilado Celulose Nanocristais e nanofibrilas Usando altamente reciclável Dicarboxílicos Acids (Vídeo) | JoVE Journal

Produção-Baixo custo de verde e de estabilidade térmica e carboxilado Celulose Nanocristais e nanofibrilas Usando altamente reciclável Dicarboxílicos Acids

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