Summary
Presenteres her er en protokoll for utvinning av Rami fiber i lut hydrogenperoksid systemet støttes av kontrollert-release lut kilde.
Abstract
Denne protokollen viser en metode for Rami fiber utvinning av utvasking rå Rami i en alkali hydrogenperoksid systemet støttes av en kontrollert-release lut kilde. Fiber Hentet fra Rami er en type tekstil materiale av stor betydning. I tidligere studier Rami fiber ble pakket ut i en alkali hydrogenperoksid systemet støttes bare av natriumhydroksid. Men på grunn av sterk alkaliteten i natriumhydroksid, oksidasjon reaksjonshastighet hydrogenperoksid var vanskelig å kontrollere og dermed resulterte i stor skade på behandlet fiber. I denne protokollen brukes en kontrollert-release lut kilde, som består av natriumhydroksid og magnesium hydroksid, å gi en alkali tilstand og buffer pH verdien av lut hydrogen peroxidesystem. Substitusjon magnesium hydroksid kan justere pH verdien av Hydrogenperoksid systemet og har stor innflytelse på egenskapene fiber. PH verdien og oksidasjon-reduksjon potensielle (ORP) verdi, som representerer oksidasjon evne til alkaliske hydrogenperoksid systemet, ble overvåket med en pH-meter og ORP måler, henholdsvis. Gjenværende hydrogenperoksid innholdet i lut hydrogenperoksid systemet under utpakkingen og kjemiske oksygenforbruk (COD) verdien av avløpsvann etter fiber utvinning er testet av KMnO4 titrering metoden. Avkastningen av fiber måles med en presisjon elektronisk balanse, og gjenværende tannkjøttet fiber er testet av en kjemisk analysemetode. Polymerisasjon graden (PD verdi) av fiber er testet med en iboende viskositet metode med Ubbelohde viscometer. Egenskapen strekk av fiber, inkludert fasthet, forlengelse og brudd, måles med en fiber styrke instrument. Fourier transformere infrarød spektroskopi og X-ray Diffraksjon brukes til å karakterisere den funksjonelle grupper og krystall-egenskapen for fiber. Denne protokollen beviser at kontrollert-release lut kilden kan forbedre egenskapene til fiber pakket ut i en alkali hydrogenperoksid system.
Introduction
Rami, kjent som 'Kina grass' er en flerårig urt som fiber kan brukes som et utmerket materiale for tekstil industri1,2. Det er en av de viktigste økonomiske avlingene native til Kina; produksjon av Rami i Kina har stått for mer enn 90% av den totale avkastningen i verden1,2. Rami fiber er en av de sterkeste og lengste plante fibrene, skinnende med en nesten silkeaktig utseende3,4. Hvor lenge Rami fiber gjør det egnet for enkelt fiber spinning, som er sjelden sett i bast fiber. Tekstil laget av Rami fiber har mange gode egenskaper, for eksempel kulde, antibakterielle, utmerket varmeledningsevne, ventilasjon, etc.3,4
Cellulose er hovedkomponenten i Rami fiber, og andre komponenter i Rami, for eksempel pektin, lignin, vann løselig materialer, er definert som tannkjøtt5,6. Rami fiber kan hentes ved å løse opp tannkjøttet i løsning som inneholder kjemiske reagenser, i en prosess som er definert som degumming5,6. Hovedsakelig to tilnærminger Rami fiber utvinning finnes: kjemiske degumming og bio-degumming. Energiforbruk, tidsforbruk og COD verdien av degumming avløpsvann i tradisjonelle kjemiske degumming er ganske høy, som cellulose fiber er hentet av utvasking rå Rami i konsentrert NaOH under høyt trykk for 6-8 h7,8 . Alternativt, bio-degumming er et miljøvennlig alternativ for Rami fiber utvinning. Likevel hemmer harde reaksjon tilstanden og avansert utstyr dens videre industriell anvendelse9,10. Derfor oksidasjon degumming med alkaliske hydrogenperoksid presenterer en verdifull og alternative program å fokusere på, for det krever kortere degumming tid og lavere degumming temperatur11,12. Men på grunn av sterk oksidering evne til peroksider, kan betydelig cellulose forringelsen skje under degumming prosessen, som kan forårsake stor skade på fiber egenskaper13,14. Dette er den største ulempen av lut peroxide oksidasjon degumming av Rami.
I tidligere studier Rami fiber ble pakket ut i en alkali hydrogenperoksid systemet støttes bare av natriumhydroksid15. Men på grunn av sterk alkaliteten i natriumhydroksid, oksidasjon reaksjonshastighet hydrogenperoksid var vanskelig å kontrollere og dermed resulterte i stor skade til behandlet fiber7. For å forbedre egenskapene til Rami fiber, brukt en kontrollert-release alkali, som består av natriumhydroksid og magnesium hydroksid, i denne studien å tilby en alkali tilstand og buffer pH verdien av lut hydrogenperoksid system16 , 17.
Begrunnelsen bak denne teknologien kan beskrives som følger. Magnesium hydroksid er delvis oppløselig i destillert vann, og det kan oppløses gradvis i degumming løsningen med forbruk av OH- og holde pH-verdi og dermed oksidasjon evnen til degumming løsning i en passende utvalg18. Substitusjon frekvensen (SR) av magnesium hydroksid defineres som mole andelen NaOH erstattet av magnesium hydroksid under totalt lut dosering av 10%, og substitusjonsbehandling hastigheten kan beregnes med denne formelen. Videre kan Mg2 + hindre cellulose fornedrelse skyldes over oksidasjon19,20.
Her M2 (g) er vekten av Mg(OH)2M1 (g) er vekten av NaOH, 40 er molekylvekt av NaOH, 58 er molekylvekt av Mg(OH)2, 2 er antall OHs i Mg(OH)2og SR er substitusjonsbehandling.
Teknologien i denne protokollen kan utvides til utpakking, bleking og endring av plantemateriale i en alkali hydrogenperoksid system. Men må det bemerkes at valg av pH verdien og reaksjon temperatur av lut Hydrogenperoksid er nøkkel for denne teknologien21. PH verdien av lut hydrogenperoksid systemet kan justeres ved å endre de substitusjon rate17. PH verdien og dermed oksidasjon evne til alkaliske hydrogenperoksid systemet redusere med økende substitusjon rate. Når reaksjon temperaturen er satt til 85 ° C, frie radikaler reaksjonen spiller hovedrollen i systemet og sterk oksidasjon av systemet er egnet for oppløsning materialer; Når reaksjon temperaturen er satt til 125 ° C, frie radikaler reaksjonen er hemmet og en stor mengde HOO finnes i systemet, noe som gjør systemet passer for bleking19.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. oksidasjon Degumming av Rami
-
Forbereder oksidasjon degumming løsning
- Oppløse 2 g H2O2, 1 g alkali (en blanding av Mg(OH)2 og NaOH), 0.4 g Na5P3O10, 0.1 g anthraquinone og 0.2 g HEDP i 100 mL destillert vann å gjøre det degumming løsningen.
-
Oksidasjon degumming av Rami
- Fordype 10 g rå Rami i degumming løsningen og skure det under 85 ° C for 60 min.
- Heve temperaturen 125 ° c (med trykk på 0,6 kg) og skure for en annen 60 min.
Merk: Se diskusjonen forklaring på øke temperaturen.
-
Redusere Rami fiber
- Oppløse 0,4 g NaHSO3 i 100 mL destillert vann å forberede redusere løsningen. Deretter behandle degummed fiber i å redusere løsningen ved 90 ° C for 60 min.
Merk: Den carboxyl og aldehyd grupper i cellulose generert i oksidasjon reaksjonen føre til reduksjon av hydrogenbindinger og dermed skade til egenskapen fiber. Redusere kan forbedre for fiber ved å konvertere carboxyl gruppene og aldehyd grupper tilbake til hydroksyl grupper.
- Oppløse 0,4 g NaHSO3 i 100 mL destillert vann å forberede redusere løsningen. Deretter behandle degummed fiber i å redusere løsningen ved 90 ° C for 60 min.
-
Oppfølging behandling
- Vask degummed Rami fiber grundig med deionisert vann.
- Fordype fiber i degumming olje på 90 ° C i 15 minutter og tørk fiber i en ovn (125 ° C) 4 h.
2. testing av egenskapen for Degumming løsning
-
Løselighet test av Mg(OH)2
- Oppløse 2 g Mg(OH)2 i 100 mL destillert vann.
- Separat, løses 2 g Mg(OH)2 i 100 mL løsning med fullstendig oppløselig degumming tilsetningsstoffer, inkludert 0,4 g Na5P3O10 og 0.2 g HEDP.
- Heve temperaturen av løsningene som beskrives i trinnene 2.2.1 og 2.2.2 til 85 ° C.
- Pakk ut fra ikke Mg(OH)2 med sintered plater.
- Beregn Løseligheten av Mg(OH)2 av følgende formel:
Merk: Her m (g) er vekten av fra ikke Mg(OH)2.
-
Effekten av Mg(OH)2 substitusjon hastigheten på pH-verdi, ORP verdi og gjenværende H2O2 innhold degumming løsningen
Merk: ORP12,19 er en viktig vann kjemi parameter og gir et måleverktøy for oksiderende eller redusert kapasitet av ambient vann. Løsninger med sterkere oksidasjon-egenskapen har høyere ORP verdien. Mg(OH)2 substitusjon prisen gjelder muldvarp andelen NaOH erstattet av Mg(OH)2 under totalt lut dosering av 10% (på vekten av stoff).- Forberede degumming løsninger med Mg(OH)2 substitusjon rente på 0%, 20%, 40%, 60%, 80% og 100% etter trinn 1.1, henholdsvis.
- Lev den rå Rami i degumming løsningene som beskrives i trinn 2.2.1.
- Starte degumming prosessen etter trinn 1.2.
- Vask kombinert ORP elektroden med destillert vann og tørk den i luften. Så legg den kombinerte ORP elektrode meter i degumming løsningene lese ORP verdien hvert 10 min. Immerse pH elektrode-meter i degumming løsningene lese pH verdien hvert 10 min.
- Teste H2O2 innholdet av degumming løsninger hvert 10 min ved metoden KMnO4 titrering etter kinesisk standard GB 22216-20087.
3. testing egenskapen Rami Fiber
-
Avkastning på degumming
- Beregne avkastningen av degumming hjelp av følgende ligning:
Merk: Her w (g) er tørr vekt fiber etter degumming; W (g) er tørr vekt på Rami før degumming.
- Beregne avkastningen av degumming hjelp av følgende ligning:
-
Gjenværende tannkjøttet av fiber
Merk: Gjenværende tannkjøttet fiber ble testet i henhold til kinesisk standard 5889-86.- Måle tørr vekt fiber (ca 5 g) i en veiing flaske og dyppe den i en bolle (med reflux kondenserende tube) som inneholder 150 mL NaOH løsning (20 g/L).
- Heve temperaturen til 100 ° C og holde ved denne temperaturen 1t.
- Oppdater NaOH løsningen.
- Heve temperaturen til 100 ° C og vedlikehold for 2T.
- Vask fiber i en prøve sil.
- Måle tørrvekt fiber i veier flaske.
- Beregn gjenværende tannkjøttet fiber hjelp av følgende ligning:
Merk: Her m (g) er tørrvekt fiber; M (g) er tørr vekt Rami etter NaOH utvasking.
-
PD test
Merk: Prøv PD verdien Rami fiber etter kinesisk standard GB 5888-8615.- Avfette Rami fiber av submerging i 2:1 (v/v) benzen og etylalkohol blanding.
- Fordampe løsemiddelet i luften ved romtemperatur.
- Skjær prøvene i korte (1-2 mm, om ~ 20-23 mg for hver prøve) ved hjelp av saks.
- Holde prøvene i en kontrollert fuktighet atmosfære (20 ± 2 ° C, relativ fuktighet = 65 ± 2%) i en veiing beholder før den når likevekt vann innhold før du fjerner materialer som kreves for testformål.
- Lev en kobber wire (0,5 mm diameter) i konsentrert salpetersyre, etterfulgt av 98% vannfri ethylenediamine. Deretter vaske det kobber granulen grundig med destillert vann.
- Sette fiber samplingsfrekvens og kobber granule i en plastflaske (med øverst).
- Tilsett 10 mL destillert vann og 10 mL 1 mol/L cupriethylenediamine løsning i plastflaske, og rør med en magnetic røre bar for å forberede 0.2 g/100 mL (ca) Rami fiber cupriethylenediamine løsning.
- Overføre 6,5 mL Rami fiber cupriethylenediamine løsning til en Ubbelohde viscometer å måle dens iboende viskositet. Beregne den relative viskositeten ved denne formelen:
Merk: Her ηr er den relative viskositeten, t (s) er den gjennomsnittlige tiden Rami fiber cupriethylenediamine løsningen strømmer gjennom Ubbelohde viscometer og t0 (s) er den gjennomsnittlige tiden av 0,5 mol/L cupriethylenediamine løsning strømmer gjennom Ubbelohde viscometer. - Beregne PD verdien av Rami fiber med følgende ligning:
Merk: Her [η] "er den iboende viskositeten, [η] × C verdien kan hentes fra en tabell i kinesisk standard GB 5888-86, og C' er konsentrasjonen av Rami fiber cupriethylenediamine løsning.
-
Lineær tettheten av fiber
- Beregne lineær tetthet fiber hjelp av følgende ligning:
Merk: Her Lc er kutte lengden (40 mm), n er antallet fiber og G (g) er vekten av fiber. Lineær tettheten av fiber refererer til vekten av en 1000 m lang fiber under offisielle gjenvinne av Rami (12%).
- Beregne lineær tetthet fiber hjelp av følgende ligning:
-
Mekanisk egenskapen test
- Equilibrate fiber eksemplene i standard atmosfæriske tilstand (T = 20 ± 2 ° C, RH = 65% ± 2%) for 24 timer.
- Teste den fasthet, bryte forlengelse og arbeid av brudd på fiber med fiber styrke apparatet under følgende innstilling av 20 ° C, RH 65% og før spenningen av 0,3 cN/dtex. Angi klem avstanden på 20 mm og synkende hastigheten på bunnen klemmen 20 mm/min7,15.
-
COD verdien av degumming avløpsvann
- Teste TORSK av degumming avløpsvann ifølge kinesiske standarden GB/T 15456-2008 "industriell sirkulerende kjøling vann fastsettelse av COD-kalium permanganate metoden'7,15.
-
XRD test
- Få crystallinity av fiber bruker X-ray Diffraksjon. Post XRD mønstre 2θ = 5-60 ° med en diffractometer utstyrt med grafitt monokromator og Cu Kα skjermens λ = 0.154 nm (40 kV, 200 mA).
-
FTIR analyse
- Få FTIR mønster av fiber bruker spectrometer. Angi skanning på 30, rekkevidde på 4000-400 cm-1, og oppløsningen på 8 cm-1. Bestemme de kjemiske funksjonelle gruppene i behandlet fiber FT-IR analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Løseligheten av Mg(OH)2 i destillert vann og degumming løsning ble studert (figur 1). Effekten av Mg(OH)2 substitusjon på pH-verdi og ORP verdi (figur 2) degumming løsningen ble testet. Degumming yield og gjenværende tannkjøttet fiber degummed under ulike Mg(OH)2 substitusjon rate var beregnet (Figur 3). DP verdi, crystallinity, strekk egenskaper fiber (Figur 4) og COD verdien av avløpsvann (figur 5) ble brukt for å evaluere effekten av Mg(OH)2 på degumming. FTIR mønster av fiber ble oppnådd (figur 6). Gjenværende H2O2 innholdet av degumming løsningen under utpakkingen fiber var testet (figur 7) og effekten av degumming temperaturen i andre scenen er vist i tabell 1. Sammenligning av oksidasjon degumming (med bærekraftig lut kilde og NaOH) og tradisjonelle degumming er vist i tabell 2.
Selv om Løseligheten av Mg(OH)2 i degumming løsning var høyere enn i destillert vann på grunn av slat effekten av degumming hjelpeforetak, det var fortsatt utilstrekkelig løselig, og dermed en kontrollert utgitt eiendom var anvendt (figur 1 ). Når en kontrollert utgitt lut kilde ble brukt, var pH verdien av den degumming løsningen stabil og redusert med stigende av substitusjonsbehandling (figur 2A). Redusere ORP verdien var tregere under høyere substitusjon rate (figur 2B). Gjenværende tyggis analyse viste at avkastningen fra degumming og gjenværende tannkjøtt fiber økt med substitusjon rate; substitusjon prisen bør være over 60% å hindre fiber vedheft. (Figur 3). DP-verdi, crystallinity og strekk egenskaper fiber økte med substitusjon hastighet fra 0% til 20%, men redusert ved ytterligere stiger av substitusjon rate (Figur 4): Dette er forklart av overdreven mengden tannkjøttet som beholdes i fiber når substitusjon prisen var over 20%. Når substitusjon hastigheten ble satt på 20%, var pH verdien av den degumming løsningen 11,8; og fasthet, forlengelse, brudd, DP verdien og hemicellulose innhold avkastning fiber økte med 39.82% 12.13%, 46.15%, 14.89% og 5%, henholdsvis (figur 2, Figur 3, Figur 4). Videre COD verdien av degumming avfall vann redusert med 20% (figur 5). Signalene i regionen 3,400-2800 cm-1 og en topp på 2.900 cm-1 skyldtes strekker vibrasjon -CH og -OH i cellulose FTIR mønstre av fiber, og disse signalene eksistert i alle prøvene. En karbonyl topp på 1,730-1,750 cm-1 var knyttet til C = O strekking av C-OH bøyd i hemicellulose, og signalet var sterkere når substitusjon hastigheten var lavere, noe som indikerte at hemicellulose kan fjernes mer effektivt en lavere substitusjon rate (figur 6). Gjenværende H2O2 innholdet økte med 3 g/L når du bruker kontrollerte utgitt lut kilden; imidlertid påvirke substitusjon hastigheten ikke gjenværende H2O2 innholdet (figur 7). Når kontrollert-release lut kilden ble brukt for degumming, nedbryting hastigheten av H2O ble2 kontrollert av degumming temperaturen. I den første perioden av degumming (0 til 60 min) oppstod cellulose fornedrelse sjelden, for det var dekket av tannkjøtt. Derfor en stor mengde frie radikaler var nødvendig og temperaturen bør settes på 85 ° C. Etter 60 minutter, de fleste av tannkjøttet ble fjernet og cellulosevatt ble utsatt for den degumming løsningen: temperatur skal heves til 125 ° C til avta reaksjonshastighet frie radikaler og dermed hindre nedbrytning av cellulose (tabell 1). Sammenligning av oksidasjon degumming (med en bærekraftig lut kilde og NaOH) og tradisjonelle degumming avslørt at fiber degummed i lut hydrogenperoksid systemet støttes av kontrollert-release lut kilde oppnådd de beste egenskapene ( Tabell 2).
Figur 1. Løseligheten av Mg(OH)2 i destillert vann og degumming løsning19. Mg(OH)2 viste høyere oppløselighet i degumming løsning sammenlignet med at i destillert vann, på grunn av salt effekten av degumming hjelpeforetak. Mg(Oh)2 oppløses i degumming løsningen langsomt etter innfelt kjemiske formler. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. Effekten av Mg(OH)2 substitusjon rate på degumming løsning egenskaper. (A) pH verdien av degumming løsning. Når Mg(OH)2 ble brukt, var pH verdien av den degumming løsningen stabil og redusert med stigende av substitusjonsbehandling. (B) ORP verdien av degumming løsning19. Minkende hastigheten av ORP verdi var tregere under høyere SR verdi. SR = substitusjon rente. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3. Effekten av Mg(OH)2 substitusjon rate på degumming avkastning og gjenværende tannkjøtt fiber. Innfelt bildet viser topografi Rami fiber degummed under Mg(OH)2 Substitusjons priser av: (en) 0%, (b) 20%, (c) 40%, (d) 60%, (e) 80%, (f) 100%19. Avkastningen av degumming og gjenværende tannkjøtt fiber økt med substitusjon rate og substitusjon rate bør være over 60% å hindre fiber vedheft. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4. Effekten av Mg(OH)2 substitusjon rate på: (A) DP verdi og crystallinity fiber; og (B) i strekk egenskaper fiber19. DP verdi, crystallinity og strekk egenskaper fiber økt med SR fra 0% til 20%, men redusert med ytterligere stiger av substitusjonsbehandling. Feilfelt representerer standardavviket for data fra 30 like tester. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5. Effekten av Mg(OH)2 substitusjon rate på COD verdien av degumming avløpsvann19. COD verdien av degumming avløpsvann redusert med stigende av substitusjonsbehandling. Feilfelt representerer standardavviket for data fra 30 like tester. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6. FTIR fiber degummed med ulike Substitusjons priser Mg(OH)219. Signalene i regionen 3,400-2800 cm-1 og en topp på 2.900 cm-1 skyldtes strekker vibrasjon -CH og -OH i cellulose; disse signaler var til stede i alle prøvene. En karbonyl topp på 1,730-1,750 cm-1 ble tilskrevet C = O strekking av C-OH bøyd i hemicellulose; disse signalene var sterkere når SR var lavere, noe som indikerte at hemicellulose kan fjernes mer effektivt under lavere substitusjon rate. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7. Gjenværende H2O2 innholdet i degumming løsning med ulike substitusjon rate av Mg(OH)219. Gjenværende H2O2 innholdet økt når kontrollert utgitt lut kilden ble brukt; imidlertid har substitusjon hastigheten ikke innflytelse på gjenværende H2O2 innholdet. SR = substitusjon rente. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Temperatur | Lineær tetthet (dtex) | Fasthet (cN/dtex) | Forlengelse (%) | Ruptur (cN/dtex) |
| 100 ° C | 6.1 | 6.69 | 2,33 | 0,08 |
| 125 ° C | 5.6 | 8.3 | 2,75 | 0.14 |
Tabell 1. Strekk egenskaper fiber scouring under ulike temperatur i den andre fasen19. Fiber utstilt bedre strekk egenskaper under høyere skure temperatur.
| Oksidasjon degumming | Tradisjonelle degumming | ||
| SR 20% | SR 0% | ||
| Avkastning (%) | 74,2 | 72.34 | 65 |
| Fasthet (cN/dtex) | 10.12 | 6.09 | 7.8 |
| Forlengelse (%) | 2.72 | 2.39 | 2.43 |
| Ruptur (cN/dtex) | 0,13 | 0.07 | 0,1 |
| PD verdi | 1980 | 1685 | 1732 |
| COD verdi (mg/L) | 23000 | 29000 | 29800 |
Tabell 2. Sammenligning av oksidasjon degumming. Sammenligning av oksidasjon degumming (med bærekraftig lut kilde og NaOH) og tradisjonelle degumming19 Rami fiber. Fiber degummed i en alkali hydrogenperoksid systemet støttes av en kontrollert-release lut kilde oppnådd de beste eiendommene. SR = substitusjon rente.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Innstillingen for Mg(OH)2 substitusjon rate og reaksjon temperatur var hovedpoenget i denne protokollen. Mg(Oh)2 substitusjon rate kan påvirke pH-verdi og dermed oksidasjon evnen til degumming løsning. Den beste Mg(OH)2 substitusjon hastigheten for Rami degumming var 20%, fordi cellulose kan ikke få nok beskyttelse under en substitusjon hastighet under 20%, og en overdreven mengde gjenværende tannkjøttet (lav DP verdi og crystallinity) vil bli beholdt i fiber under en substitusjon rate over 20% (figur 4A).
Reaksjon temperaturen kan påvirke den reaksjon sti av hydrogenperoksid. Det var to parallelle reaksjoner i oksidasjon degumming av Rami: først var reaksjonen H2O2 og tannkjøttet; andre var reaksjonen av H2O2 og cellulose, som kan skade cellulose og dermed redusere strekk egenskapene degummed fiber. Fremveksten av temperatur kan indusere akselerasjon av to reaksjonene (reaksjon hastigheten økes med 2 eller 4 ganger, med temperaturøkning per 10 ° C). Veksten av reaksjonshastighet for H2O2 og tannkjøtt var mye høyere enn H2O2 og cellulose, fordi energibruk aktivisering er høyere, som gjorde det mer følsom for temperatur endring. I den første perioden av degumming (0 til 60 min) oppstod cellulose fornedrelse sjelden, fordi det var dekket av tannkjøttet. Derfor en stor mengde frie radikaler var nødvendig og temperaturen bør settes på 85 ° C. Etter 60 minutter, de fleste av tannkjøttet ble fjernet og cellulosevatt ble utsatt for degumming løsningen; temperaturen bør økes til 125 ° C å bremse ned reaksjonshastighet frie radikaler og dermed hindre nedbrytning av cellulose (tabell 1).
Teknologien i denne protokollen kan utvides til andre områder, som trekker ut, bleking og endring av plantemateriale i lut hydrogenperoksid system. Mg(OH)2 substitusjon rate og reaksjon temperaturen bør settes i henhold til de spesifikke bruksforhold. Normalt, pH-verdi og dermed oksidasjon evne av lut hydrogen peroxide systemet avtar med økende substitusjon rate. Når reaksjon temperaturen er satt til 85° C, frie radikaler reaksjonen spiller hovedrollen i systemet og sterk oksidasjon muligheten gjør systemet egnet for oppløsning materialer; Når temperaturen reaksjon ble satt til 125 ° C, frie radikaler reaksjonen var hemmet og en stor mengde HOO eksistert i systemet, noe som gjør systemet passer for bleking19. Begrensningen av denne teknologien er at pH verdien av Hydrogenperoksid system kan bare angis på verdier mellom 10.0 til 12,0 når kontrollert utgitt lut kilden.
Vi har vist en metode for bedre for oksidasjon degummed Rami fiber ved hjelp Mg(OH)2 som bærekraftig lut ressursen (tabell 2). Denne teknologien brukes nå i pilot-stadiet, og vi forventer at denne teknologien vil fortsette å utvikle.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av den øremerket finansiere for Kina landbruk forskning System for Bast og blad Fiber avlinger (gi antall biler-19), The China Academy of Agricultural Science teknologi innovasjon prosjekt (bevilgning nummer ASTIP-IBFC07), innovation fondet for hovedfagsstudenter ved Donghua universitet (gi nummer 16D 310107), det "Xiaoping naturvitenskapelige innovasjon teamet" (industrialisering integrert FoU gruppe bast fiber biologiske degumming), Kina stipend rådet.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Hydrogen peroxide, 30% | Fisher Scientific | H325-100 | Chemical for degumming |
| Magnesium hydroxide, 99% | Fisher Scientific | AA1236722 | Chemical for degumming |
| Sodium hydroxide | Fisher Scientific | S318-1 | Chemical for degumming |
| Sodium bisulfite | Fisher Scientific | S654-500 | Chemical for degumming |
| Sodium tripolyphosphate | Fisher Scientific | AC218675000 | Chemical for degumming |
| Anthraquinone, >98% | Fisher Scientific | AC104930500 | Chemical for degumming |
| 1-Hydroxy Ethylidene-1,1-Diphosphonic Acid | Fisher Scientific | 50-901-10243 | Chemical for degumming |
| Degumming oil | Minglong auxiliaries limited liability company, Yiyang, Hunan,China | —— | Chemical for degumming |
| Ethyl alcohol | Fisher Scientific | A962-4 | Chemical for testing |
| Benzene | Fisher Scientific | AA43817AE | Chemical for testing |
| Copper wire,0.5mm (0.02in) dia | Fisher Scientific | AA10783H4 | Chemical for testing |
| Cupriethylenediamine solution 1mol/L | Fisher Scientific | 24991 | Chemical for testing, caution toxic |
| Nitric acid (65% ~68% ) | Fisher Scientific | A200-612GAL | Chemical for testing, caution |
| Ethylenediamine | Fisher Scientific | AC118420100 | Chemical for testing |
| Potassium permanganate | Fisher Scientific | P279-500 | Chemical for testing |
| Sulphuric acid | Fisher Scientific | A300C-212 | Chemical for testing |
| Silver sulfate | Fisher Scientific | S190-25 | Chemical for testing |
| Raw ramie | Guangyuan limited liability company, Changde, Hunan,China | —— | Raw materials |
| Electric-heated thermostatic water bath | Senxin Experiment equipment limited liability company,Shanghai,China | DK-S28 | Equipments for degumming |
| High temperature lbaorator dyeing machine | Shanghai Longda chemcials Crop. | RY-1261 | Equipments for degumming |
| Thermometer | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 100 °C | Equipments for degumming |
| Vacuum suction machine | Yukang KNET ,Shanghai,China | SHB-IIIA | Equipments for testing Mg(OH)2 solublity |
| Suction flask | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 1000mL | Equipments for testing Mg(OH)2 solublity |
| Sand-core funnels | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 35mL | Equipments for testing Mg(OH)2 solublity |
| Oxidation reduction potential meter | Dapu instrument, Shanghai, China | MODEL 421 | Equipments for testing ORP value |
| pH meter | Hanna instruments,Beijing,China | HI 98129 | Equipments for testing pH value |
| Acid burette | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 50mL | Equipments for testing H2O2 content |
| Flask | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 250 mL/500 mL | Equipments for testing H2O2 content; residual gums content |
| Electric furnace | Jiangyi Experiment instruments limited liability company,Shanghai,China | 800-2000W | Equipments for testing residual gums content |
| Reflux condensing tube | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 250mL | Equipments for testing residual gums content; COD value |
| Fiber cutter (40mm) | Changzhou No.2 Textile Machine Co.,Ltd | Y171A | Equipments for testing fiber density |
| Ostwald viscometer | Taizhou, jiaojiang, glass instruments company | 0.6mm | Equipments for testing fiber PD value |
| Spherical fat extractor | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 250mL | Equipments for testing fiber PD value |
| Soxhlet extractor | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 250mL | Equipments for testing fiber PD value |
| Torsion balance | Liangping instrucments Co.,Ltd,Shanghai, China | JN-B | Equipments for testing fiber density |
| Fiber strength instrument | Xinxian instruments, shanghai,China | XQ-2 | Equipments for testing fiber tensile property |
| Tension clamp | Depu textile technology Co.,Ltd, Changzhou, jiangsu, China | 0.3cN/dtex | Equipments for testing fiber tensile property |
| COD thermostatic heater | Qiangdao Xuyu environment protection technology Lit company | DL-801A | Equipments for testing COD value |
| FTIR | Thermo Fisher, America | Nicolet | FTIR analysis |
| XRD | Rigaku, Japan | D/max-2550 PC | XRD analysis |
| Electronic balance | Shanghai jingtian Electronic instrument Co.,Ltd | FA2004A | Generral equipments |
| Drying oven | Tonglixinda instruments, Tianjin,China | 101-2AS | Generral equipments |
| Weighing bottle | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 50x30 | Generral equipments |
| Beaker | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 500mL | Generral equipments |
| Sample sieve | Xiaojin hardware instruments Co.,Ltd, Shangyu, Zhejiang | 120 mesh | Generral equipments |
| Glass rod | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | —— | Generral equipments |
| Cylinder | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 250mL, 50mL | Generral equipments |
| Pipette | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | 5mL, 10mL | Generral equipments |
| Rubber suction bulb | Sichuan Shubo (group)Co.,Ltd | —— | Generral equipments |
| Orign | OriginLab | 8.0 | Software for figure drawing |
References
- Yuan, J. G., Yu, Y. Y., Wang, Q., Fan, X. R., Chen, S. Y., Wang, P. Modification of ramie with 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid. Fiber Polym. 14, 1254-1260 (2013).
- Kipriotis, E., Heping, X., Vafeiadakis, T. Ramie and kenaf as feed crops. Ind Crop Prod. 68, 126-130 (2015).
- Rebenfeld, L. Fiber: the old and the new. J Text Inst. 92, 1-9 (2001).
- Ramamoorthy, S. K., Skrifvars, M., Persson, A. A review of natural fiber used in biocomposites: plant, animal and regenerated cellulose fiber. Polym Rev. 55, 107-162 (2015).
- Yu, H. Q., Yu, C. W. Influence of various retting methods on properties of kenaf fiber. J Text Inst. 101 (5), 452-456 (2010).
- Fan, X. S., Liu, Z. W., Liu, Z. T., Lu, J. A novel chemical degumming process for ramie bast fiber. Text Res J. 80, 2046-2051 (2010).
- Liu, G. L. Research on the application of sodium percarbonate the degumming of ramie. , Donghua University. China. (2013).
- Meng, C. R., Yu, C. W. Study on oxidation degumming of ramie fiber. Adv Mater Res. , 881-883 (2014).
- Liu, Z. C., Duan, S. W., Sun, Q. X., Zhang, Y. X. A rapid process of ramie biodegumming by Pectobacterium sp. CXJZU-120. Text Res J. 82 (15), 1553-1559 (2012).
- Guo, F. F., Zou, M. Y., Li, X. Z., Zhao, J., Qu, Y. B. An effective degumming enzyme from Bacillus sp. Y1 and synergistic action of hydrogen peroxide and protease on enzymatic degumming of ramie fiber. BioMed Res Int. , (2013).
- Li, Z. L., Yu, C. W. Effect of peroxide and softness modification on properties of ramie fiber. Fiber Polym. 15, 2105-2111 (2014).
- Li, Z. L., Meng, C. R., Yu, C. W. Analysis of oxidized cellulose introduced into ramie fiber by oxidation degumming. Text Res J. 85 (20), 2125-2135 (2015).
- Xueren, Q. Green bleaching technologies of pulp. , Chemical Industry Press. Beijing. (2008).
- Erkselius, S., Karlssom, O. J. Free radical degradation of hydroxyethy cellulose. Carbohydr Polym. 62, 344-356 (2005).
- Meng, C. R., Liu, F. M., Li, Z. L., Yu, C. W. The cellulose protection agent used in the oxidation degumming of ramie. Textile Research Journal. 86 (10), 1109-1118 (2016).
- Long, X., Xu, C., Du, J., Fu, S. The TAED/H2O2/NaHCO3 system as an approach to low-temperature and near-neutral pH bleaching of cotton. Carbohydr Polym. 95, 107-113 (2013).
- Yun, N. Studies on magnesium-based hydrogen peroxide bleaching and mechanisms of deinked pulp. , South China University of Technology. China. (2014).
- Zhang, W., Kong, F. Replacement of sodium peroxide bleaching by magnesium-based peroxide bleaching for pulp. Paper Sci Technol. 29, 25-28 (2010).
- Meng, C. R., Li, Z. L., Wang, C. Y., Yu, C. W. Alkali Source Used in the Oxidation Degumming of Ramie. Text Res J. 87 (10), 1155-1164 (2017).
- Gorski, D., Engstrand, P., Hill, J., Axelsson, P., Johansson, L. Mg(OH)2-based hydrogen peroxide refiner bleaching: influence of extractives content in dilution water on pulp properties and energy efficiency. Appita Journal. 63 (3), 218-225 (2010).
- Leduc, C., Martel, J., Danea, C. Efficiency and effluent characteristic from Mg(OH)2-based hydrogen peroxide bleaching of high-yield pulps and deinked pulp. Cellulose Chemistry & Technology. 44 (7-8), 271-276 (2010).
