Summary
Presenteras här är ett protokoll för utvinning av Rami fiber i alkali väteperoxid system stöds av kontrollerad frisättning alkali källa.
Abstract
Detta protokoll visar en metod för Rami fiber extraktion genom skrubbning raw Rami i ett alkali väteperoxid system stöds av en kontrollerad frisättning alkali källa. Fibern utvinns ur Rami är en typ av textilmaterial av stor betydelse. I tidigare studier extraherades Rami fiber i ett alkali väteperoxid system stöds endast av natriumhydroxid. Men på grund av stark alkalitet natriumhydroxid, oxidation reaktionstiden av väteperoxid var svåra att kontrollera och därmed medförde stora skador till behandlade fibern. I detta protokoll används en kontrollerad frisättning alkali källa, som består av natriumhydroxid och magnesiumhydroxid, att ge ett alkali-villkor och buffra pH av den alkali väte peroxidesystem. Substitution av magnesiumhydroxid kan justera pH av väteperoxid systemet och har stort inflytande på fiber egenskaper. PH värdet och oxidation-reduktion potentiella (ORP) värde, som representerar alkali väteperoxid systemets oxidation förmåga, övervakades med hjälp av en pH-mätare och ORP mätare, respektive. Kvarstående väteperoxid innehållet i systemet alkali väteperoxid under extraheringen och avloppsvatten efter fiber utvinning kemisk syreförbrukning (COD) värde testas av KMnO4 titrermetoden. Avkastningen av fiber mäts med en precision elektroniska balans och kvarstående tandkött av fiber testas av en kemisk analysmetod. På Polymerisationsgrad (PD värde) av fiber är testad av en inneboende viskositet metod med Ubbelohde viskometer. Egenskapen drag av fiber, inklusive uthållighet, töjning och bristning, mäts med en fiber styrka instrument. Fourier transform infraröd spektroskopi och röntgendiffraktion används för att karakterisera funktionella grupper och crystal boendet av fiber. Detta protokoll bevisar att kontrollerad frisättning alkali källan kan förbättra egenskaperna för fibern utvinns i ett alkali väteperoxid system.
Introduction
Rami, allmänt känd som 'Kina gräset' är en perenn ört vars fiber kan användas som ett utmärkt material för textil industrin1,2. Det är en av de viktigaste ekonomiska grödorna som är infödda till Kina; produktionen av Rami i Kina har stått för mer än 90% av den totala avkastningen i världen1,2. Rami fiber är en av de starkaste och längsta växt fibrerna, glänsande med ett nästan silkeslen utseende3,4. Den långa längden av Rami fiber gör den lämplig för enda fiber spinning, som är sällan i bast fiber. Textil från Rami fiber besitter många goda egenskaper, såsom kyla, antibakteriell, utmärkt termisk ledningsförmåga, ventilation, etc.3,4
Cellulosa är den viktigaste komponenten i Rami fibrer och andra komponenter i Rami, till exempel pektin, lignin, vatten lösliga material, definieras som tandkött5,6. Rami fiber kan utvinnas genom att lösa upp tandköttet lösning innehållande kemiska reagenser, i en process som definieras som avslemning5,6. Främst två metoder av Rami fiber extraktion finns: kemiska avslemning och bio-avslemning. Den energiförbrukning, tidsförbrukning och COD värdet av avslemning avloppsvatten i traditionella kemiska avslemning är ganska hög, som cellulosa fiber utvinns genom skrubbning raw Rami i koncentrerad NaOH under högtryck för 6 till 8 h7,8 . Alternativt, bio-avslemning är ett miljövänligt alternativ för Rami fiber extraktion. Dock hämma hårda reaktion skick och sofistikerad utrustning dess ytterligare industriell tillämpning9,10. Därför oxidation avslemning med alkali väteperoxid presenterar ett värdefullt och alternativ för att fokusera på, för det kräver kortare avslemning tid och lägre avslemning temperatur11,12. Men på grund av stark oxidation förmåga peroxiderna, kan betydande cellulosa nedbrytning uppstå under den degumming processen, vilket kan orsaka stora skador på fiber boenden13,14. Detta är den största nackdelen med alkali peroxid oxidation avslemning av Rami.
I tidigare studier extraherades Rami fiber i ett alkali väteperoxid system stöds endast av natriumhydroxid15. Men på grund av stark alkalitet natriumhydroxid, oxidation reaktionstiden av väteperoxid var svåra att kontrollera och därmed medförde stora skador till behandlade fiber7. För att förbättra egenskaperna hos Rami fiber, används en kontrollerad frisättning alkali källa, som består av natriumhydroxid och magnesiumhydroxid, i denna studie att erbjuda ett alkali-villkor och buffra pH av alkali väteperoxid systemet16 , 17.
Logiken bakom denna teknik kan beskrivas enligt följande. Magnesiumhydroxid är något lösligt i destillerat vatten, och det kan lösa upp gradvis till den degumming lösningen med konsumtion av OH– och hålla pH-värdet och därmed oxidation förmåga avslemning lösning i en lämplig intervall18. Ersättning (SR) av magnesiumhydroxid definieras som mullvad andelen NaOH ersättas av magnesiumhydroxid under totalt alkali doseringen av 10% och andelen substitution kan beräknas med följande ekvation. Dessutom kan Mg2 + förhindra cellulosa nedbrytning, orsakad av över oxidation19,20.
Här, M2 (g) är vikten av Mg(OH)2, M1 (g) är vikten av NaOH, 40 är molekylvikten för NaOH, 58 är molekylvikten för Mg(OH)2, 2 är antalet OHs i Mg(OH)2och SR är andelen substitution.
Tekniken för detta protokoll kan utvidgas till de extrahering, blekning och modifiering av växtmaterial i ett alkali väteperoxid system. Det måste dock noteras att valet av pH värde och reaktion temperatur alkali väteperoxid är nyckeln till denna teknik21. PH av alkali väteperoxid systemet kan justeras genom att ändra substitution kurs17. PH värdet och därmed oxidation alkali väteperoxid systemets förmåga minska med den ökande av substitution. När den reaktion temperaturen ställs vid 85 ° C, fri radikal reaktionen spelar huvudrollen i systemet och stark oxidation av systemet är lämplig för upplösning material; När den reaktion temperaturen är inställd på 125 ° C, fri radikal reaktionen hämmas och en stor mängd HOO finns i systemet, vilket gör systemet passar blekning19.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. oxidation avslemning av Rami
-
Förbereda oxidation avslemning lösning
- Lös upp 2 g H2O2, 1 g alkali (en blandning av Mg(OH)2 och NaOH), 0,4 g Na5P3O10, 0,1 g antrakinonderivat och 0,2 g HEDP i 100 mL destillerat vatten att göra degumming lösningen.
-
Oxidation avslemning av Rami
- Fördjupa 10 g rå Rami i degumming lösningen och skura det under 85 ° C i 60 min.
- Höj temperaturen till 125 ° C (med tryck på 0,6 kg) och skura för en annan 60 min.
Obs: Se diskussionen för förklaring på att höja temperaturen.
-
Att minska Rami fiber
- Lös upp 0,4 g NaHSO3 i 100 mL destillerat vatten för att förbereda den reducerande lösningen. Då, behandla degummed fibern i reducerande lösningen vid 90 ° C i 60 min.
Obs: Den carboxyl grupper och aldehyd grupper i cellulosa som genereras i oxidationsreaktionen orsaka minskning av vätebindningar och därmed skada till egenskapen fiber. Att minska kan förbättra egenskapen av fiber genom att konvertera carboxyl grupperna och aldehyd grupper tillbaka till hydroxylgrupper.
- Lös upp 0,4 g NaHSO3 i 100 mL destillerat vatten för att förbereda den reducerande lösningen. Då, behandla degummed fibern i reducerande lösningen vid 90 ° C i 60 min.
-
Uppföljning av behandling
- Tvätta degummed Rami fibern med avjoniserat vatten.
- Fördjupa fibern i avslemning olja vid 90 ° C i 15 min och sedan torka fibern i ugn (125 ° C) i 4 h.
2. provning av egenskapen Degumming lösning
-
Löslighetstest Mg(OH)2
- Lös upp 2 g Mg(OH)2 i 100 mL destillerat vatten.
- Separat, lös upp 2 g Mg(OH)2 i 100 mL lösning med fullständigt lösligt avslemning tillsatser, inklusive 0,4 g Na5P3O10 och 0,2 g HEDP.
- Höja temperaturen i de lösningar som beskrivs i steg 2.2.1 och 2.2.2 till 85 ° C.
- Extrahera de oupplösta Mg(OH)2 med sintrad skivor.
- Beräkna lösligheten hos Mg(OH)2 med följande formel:
Obs: Här m (g) är vikten av oupplösta Mg(OH)2.
-
Effekten av andelen Mg(OH)2 substitution på pH-värde, ORP-värde och H2O2 restinnehåll av degumming lösning
Obs: ORP12,19 är en viktigt vatten kemi parameter och det ger ett mätverktyg för oxiderande och minska kapaciteten av omgivande vatten. Lösningar med starkare oxidation boendet har ett högre ORP-värde. Den Mg(OH) kursen2 ersätta refererar till mole andelen NaOH ersättas med Mg(OH)2 under den totala alkali dosen på 10% (i vikt av tyg).- Förbereda de degumming lösningarna med Mg(OH)2 substitution ränta 0%, 20%, 40%, 60%, 80% och 100% enligt steg 1.1, respektive.
- Fördjupa den råa Rami i de degumming lösningarna som beskrivs i steg 2.2.1.
- Starta degumming processen enligt steg 1.2.
- Tvätta den kombinera ORP elektroden med destillerat vatten och torka den i luften. Sedan fördjupa kombinerade ORP elektrod mätaren i degumming lösningar att läsa värdet ORP varje 10 min. Sänk pH-elektrod mätaren i degumming lösningar att läsa värdet pH varje 10 min.
- Testa H2O2 innehållet i de degumming lösningarna varje 10 min av metoden KMnO4 titrering enligt kinesiska standard GB 22216-20087.
3. testa egenskapen Rami Fiber
-
Avkastningen av avslemning
- Beräkna avkastningen av avslemning med hjälp av följande ekvation:
Obs: Här w (g) är torrvikt av fiber efter avslemning; W (g) är torr vikt Rami innan avslemning.
- Beräkna avkastningen av avslemning med hjälp av följande ekvation:
-
Kvarstående tandkött av fiber
Obs: Kvarstående tandkött av fiber testades enligt kinesisk standard 5889-86.- Mäta det torra väger av fiber (ca 5 g) i ett vägglas och fördjupa det i en kolv (med reflux kondenserande rör) som innehåller 150 mL NaOH-lösning (20 g/L).
- Höja temperaturen till 100 ° C och håll vid denna temperatur för 1 h.
- Uppdatera NaOH-lösningen.
- Höja temperaturen till 100 ° C och underhåll för 2 h.
- Tvätta fibern i ett prov såll.
- Mät på torr vikt av fiber i väger flaskan.
- Beräkna återstående tandköttet av fiber med hjälp av följande ekvation:
Obs: Här m (g) är det torra väger av fiber; M (g) är på torr vikt Rami efter NaOH skur.
-
PD test
Obs: Testa PD värdet av Rami fiber enligt kinesiska standard GB 5888-8615.- Avfetta Rami fibern genom att dränka i 2:1 (v/v) bensen och etylalkohol blandning.
- Avdunsta lösningsmedlet i luft vid rumstemperatur.
- Skär proverna i korta bitar (1-2 mm, ca ~ 20-23 mg för varje prov) med sax.
- Hålla proverna i en kontrollerad luftfuktighet atmosfär (20 ± 2 ° C, relativ fuktighet = 65 ± 2%) i vägningen behållare tills den når jämvikt vatten innehåll innan du tar bort det material som krävs för testning.
- Fördjupa en koppartråd (0,5 mm diameter) i koncentrerad salpetersyra, följt av 98% vattenfri etylendiamin. Sedan tvätta det koppar granulat noggrant med destillerat vatten.
- Att lägga fiber prov och koppar granule i en plastflaska (med topp).
- Tillsätt 10 mL destillerat vatten och 10 mL 1 mol/L cupriethylenediamine lösning i plastflaska, och rör med en magnetisk uppståndelse bar för att förbereda 0,2 g/100 mL (ca) Rami fiber cupriethylenediamine lösning.
- Överföra 6,5 mL Rami fiber cupriethylenediamine lösning till en Ubbelohde viskometer att mäta dess inneboende viskositet. Beräkna den relativa viskositeten av följande ekvation:
Obs: Här ηr är den relativa viskositeten, t (s) är den genomsnittliga tiden för Rami fiber cupriethylenediamine lösningen flyter genom Ubbelohde viskometer och t0 (s) är den genomsnittliga tiden för den 0,5 mol/L cupriethylenediamine lösning som passerar genom Ubbelohde viskometer. - Beräkna PD värdet av Rami fiber av följande ekvation:
Obs: Här [η]' är den inneboende viskositeten, [η] × C värdet kan erhållas från en tabell i kinesiska standard GB 5888-86, och C' är koncentrationen av Rami fiber cupriethylenediamine lösning.
-
Linjära tätheten av fiber
- Beräkna linjär densitet av fiber med hjälp av följande ekvation:
Obs: Här Lc är klipplängd (40 mm), n är antalet fibrer och G (g) är vikten av fibern. Linjära tätheten av fiber hänvisar till vikten av en 1.000 m lång fiber under officiella återfå av rami (12%).
- Beräkna linjär densitet av fiber med hjälp av följande ekvation:
-
Mekaniska egenskaper test
- Temperera fiber proverna i standard förhållanden (T = 20 ± 2 ° C, RH = 65% ± 2%) för 24 h.
- Testa den orubblighet, bryta töjning och arbete av bristning av fiber fiber styrka instrumentet enligt följande inställning på 20 ° C, RH 65% och skruvförspänning av 0.3 cN/dtex. Ställ in fastspänning avståndet på 20 mm och fallande hastigheten av nedre klämman 20 mm/min7,15.
-
COD värdet för avslemning avloppsvatten
- Testa torsken av avslemning avloppsvatten enligt kinesiska standarden GB/T 15456-2008 'industriella cirkulerande svalkande vatten-bestämning av COD-kalium permanganat metoden'7,15.
-
XRD test
- Erhålla kristallinitet av fiber med hjälp av röntgendiffraktion. Posten XRD mönster 2θ = 5-60 ° med en diffractometer utrustade med grafit monokromator och Cu Kα strålning vid λ = 0,154 nm (40 kV, 200 mA).
-
FTIR analys
- Erhålla FTIR mönstret av fiber med spektrometer. Ange genomsökning vid 30, spänna på 4.000-400 cm-1, och upplösningen på 8 cm-1. Fastställa de kemiska funktionella grupperna i behandlade fiber med FT-IR analys.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Lösligheten för Mg(OH)2 i destillerat vatten och avslemning lösning studerades (figur 1). Effekten av Mg(OH) kurs2 ersätta på pH och ORP-värde (figur 2) av degumming lösningen testades. Den avslemning avkastning och kvarstående tandkött av fiber degummed under olika Mg(OH) kurs2 ersätta var beräknas (figur 3). DP värde, kristallinitet, draghållfasthet av fiber (figur 4) och COD värdet av avloppsvatten (figur 5) användes för att utvärdera effekten av Mg(OH)2 på avslemning. FTIR mönstret av fiber erhölls (figur 6). H2O2 resthalten av degumming lösningen under extraheringen fiber var testade (figur 7) och verkan av degumming temperaturen i andra scenen visas i tabell 1. Jämförelsen av oxidation avslemning (med hållbar alkali källa och NaOH) och traditionella avslemning visas i tabell 2.
Även om lösligheten hos Mg(OH)2 i avslemning lösning var högre än i destillerat vatten på grund av slat effekten av avslemning hjälptrupper, det var fortfarande inte tillräckligt lösliga, och således en kontrollerad-släppt var tillämpad (figur 1 ). När en kontrollerad-släppt alkali källa användes, var pH värdet i den degumming lösningen stabil och minskad med resningen av substitution rate (figur 2A). Den nedåtgående ORP värde var långsammare under substitution högre (figur 2B). Kvarstående tuggummi analys visade att avkastningen av avslemning och kvarstående tandkött av fiber ökade med substitution ränta; ersättning ska vara över 60% att förhindra fiber vidhäftning. (Figur 3). Den DP värde, kristallinitet och draghållfasthet av fiber ökade med substitution hastigheten från 0% till 20%, men minskade på ytterligare resning av andelen substitution (figur 4): Detta förklaras av den överdrivna mängden tandkött som behölls i fibern när substitution var över 20%. När andelen substitution var inställd på 20%, var pH värdet i den degumming lösningen 11,8; och den orubblighet, töjning, bristning, DP värde och hemicellulosa innehåll avkastning av fiber ökade med 39,82%, 12.13%, % för 46,15, 14,89% och 5%, respektive (figur 2, figur 3, figur 4). Dessutom torsk värdet av degumming avloppsvatten minskade med 20% (figur 5). Signalerna i regionen 3 400-2 800 cm-1 och toppen vid 2 900 cm-1 berodde på stretching vibrationer i -CH och -OH i cellulosa i FTIR mönster av fiber, och dessa signaler fanns i samtliga prover. Karbonylklorid toppen vid 1 730-1 750 cm-1 tillskrivades till C = O stretching av C-OH bockning i hemicellulosa, och denna signal var starkare när substitution var lägre, vilket indikerar att hemicellulosa kan avlägsnas mer effektivt under en lägre ersättning (figur 6). Kvarstående H2O2 innehåll ökade med 3 g/L när du använder kontrollerade-släppt alkali källan; dock påverkade inte andelen substitution H2O2 resthalten (figur 7). När kontrollerad frisättning alkali källan användes för avslemning, nedbrytning hastigheten H2O kontrollerades2 av degumming temperatur. Under den inledande perioden av avslemning (0-60 min) inträffade cellulosa nedbrytning sällan, för det var täckt av tandkött. Därför en stor mängd fria radikaler behövdes och temperaturen bör ställas vid 85 ° C. Efter 60 min, de flesta av tandköttet togs bort och cellulosan var utsatt till den degumming lösningen: temperaturen höjas till 125 ° C att bromsa fria radikaler reaktionstiden och därför förhindra nedbrytning av cellulosa (tabell 1). Jämförelsen av oxidation avslemning (med en hållbar alkali källa och NaOH) och traditionella avslemning avslöjade att fiber degummed i alkali väteperoxid system stöds av kontrollerad frisättning alkali källa uppnås de bästa egenskaperna ( Tabell 2).
Figur 1. Lösligheten för Mg(OH)2 i destillerat vatten och avslemning lösning19. Mg(OH)2 visade högre löslighet i avslemning lösning jämfört med att i destillerat vatten, på grund av salt effekten av avslemning assistenter. Mg(OH)2 upplöses i degumming lösningen långsamt enligt infälld kemiska ekvationer. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Effekten av Mg(OH) kurs2 ersätta på avslemning lösning boenden. (A) pH av avslemning lösning. När Mg(OH)2 användes, var pH värdet i den degumming lösningen stabil och minskad med resningen av kurs ersätta. (B), ORP värdet för avslemning lösning19. Den minskande hastigheten av ORP-värde var långsammare under högre SR värde. SR = kurs ersätta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3. Effekten av Mg(OH) kurs2 ersätta på avslemning avkastning och kvarvarande tandkött fiber. Den infällda bilden visar Rami fiber degummed under Mg(OH)2 substitution priser av halvledarprodukters: (en) 0%, (b) 20%, (c) 40%, (d) 60%, (e) 80%, (f) 100%19. Avkastningen av avslemning och kvarstående tandkött av fiber ökade med substitution kurs och kurs ersätta bör vara över 60% att förhindra fiber vidhäftning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Effekten av Mg(OH)2 substitution räntan på: (A), DP värde och kristallinitet av fiber; och (B) den tänjbara egenskaper av fiber19. DP värde, kristallinitet och draghållfasthet av fiber ökade med SR från 0% till 20%, men minskade med ytterligare resning av kurs ersätta. Felstaplar representera standardavvikelsen för data från 30 dubbla tester. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5. Effekten av Mg(OH) kurs2 ersätta på COD värdet för avslemning avloppsvatten19. Avslemning avloppsvatten minskade med resningen av kurs ersätta COD värde. Felstaplar representera standardavvikelsen för data från 30 dubbla tester. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6. FTIR fiber degummed med olika substitution andelen Mg(OH)219. Signalerna i regionen 3 400-2 800 cm-1 och toppen vid 2 900 cm-1 berodde på stretching vibrationer i -CH och -OH i cellulosa; dessa signaler fanns i samtliga prover. Karbonylklorid toppen vid 1 730-1 750 cm-1 tillskrivades till C = O stretching av C-OH bockning i hemicellulosa; dessa signaler var starkare när SR var lägre, vilket indikerar att hemicellulosa kan avlägsnas mer effektivt under lägre ersättning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7. Kvarstående H2O2 innehållet i avslemning lösning med olika substitution Mg(OH)219. Kvarstående H2O2 innehåll ökade när kontrollerade-släppt alkali källan användes; dock inte andelen substitution inflytande på resthalten H2O2 . SR = kurs ersätta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Temperatur | Linjär densitet (dtex) | Uthållighet (cN/dtex) | Töjning (%) | 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. Draghållfasthet av fiber skur under olika temperatur i den andra etappen19. Fibern uppvisade bättre draghållfasthet högre skur undertemperatur.
| Oxidation avslemning | Traditionella avslemning | ||
| SR 20% | SR 0% | ||
| Avkastning (%) | 74,2 | 72.34 | 65 |
| Uthållighet (cN/dtex) | 10.12 | 6,09 | 7,8 |
| Töjning (%) | 2.72 | 2,39 | 2.43 |
| Ruptur (cN/dtex) | 0,13 | 0,07 | 0,1 |
| PD-värdet | 1980 | 1685 | 1732 |
| COD värde (mg/L) | 23000 | 29000 | 29800 |
Tabell 2. Jämförelse av oxidation avslemning. Jämförelse av oxidation avslemning (med hållbar alkali källa och NaOH) och traditionella avslemning19 Rami fiber. Fiber degummed i ett alkali väteperoxid system stöds av en kontrollerad frisättning alkali källa uppnås de bästa egenskaperna. SR = kurs ersätta.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Inställningen av Mg(OH)2 substitution ränta och reaktion temperatur var den centrala punkten i detta protokoll. Mg(OH) kurs2 ersätta kan påverka pH-värde och därmed oxidation förmåga avslemning lösning. Den bästa Mg(OH)2 substitution för Rami avslemning var 20%, eftersom cellulosa kan inte får tillräckligt skydd under en kurs ska ersätta under 20%, och en överdriven mängd kvarvarande tandkött (låga DP värde och kristallinitet) skulle behållas i fiber under en ersättning som överstiger 20% (figur 4A).
Den reaktion temperaturen kan påverka den reaktion väg av väteperoxid. Det fanns två parallella reaktioner i de oxidation avslemning av Rami: först var reaktionen mellan H2O2 och tandkött; andra var reaktionen av H2O2 och cellulosa, vilket kan orsaka skador på cellulosa och därmed minska draghållfasthet degummed fiber. Ökningen av temperaturen kan framkalla accelerationen av de två reaktionerna (reaktionstiden ökade med 2 eller 4 gånger, med temperaturstegring per 10 ° C). Tillväxten av reaktionstiden för H2O2 och tandkött var mycket högre än H2O2 och cellulosa, eftersom dess aktiveringsenergin är högre, vilket gjorde det mer känsliga för temperaturförändringar. Under den inledande perioden av avslemning (0-60 min) uppstod cellulosa nedbrytning sällan, eftersom den var täckt av tandkött. Därför en stor mängd fria radikaler behövdes och temperaturen bör ställas vid 85 ° C. Efter 60 min, de flesta av tandkött togs bort och cellulosan var utsatt till den degumming lösningen; temperaturen höjas till 125 ° C att bromsa fria radikaler reaktionstiden och därför förhindra nedbrytning av cellulosa (tabell 1).
Tekniken för detta protokoll kan utvidgas till andra områden, såsom den extrahering, blekning och modifiering av växtmaterial i alkali väteperoxid system. Mg(OH)2 substitution ränta och reaktion temperatur bör ställas in enligt särskilda villkor. Normalt pH värdet och därmed oxidation förmåga av alkali väte peroxide systemet minskar med ökande av substitution. När den reaktion temperaturen ställs vid 85° C, fri radikal reaktionen spelar huvudrollen i systemet och stark oxidation förmågan gör systemet passar upplösning material; När reaktion temperatur var inställd på 125 ° C, fri radikal reaktionen hämmades och en stor mängd HOO fanns i systemet, vilket gör systemet passar blekning19. Begränsning av denna teknik är att pH av väteperoxid system kan bara ställas in på värden mellan 10,0 till 12,0 när den kontrollerade-släppt alkali källan används.
Vi har visat en metod för att förbättra boendet av oxidation degummed Rami fiber med hjälp av Mg(OH)2 som hållbar alkali resursen (tabell 2). Denna teknik nu tillämpas på pilotstadiet, och vi förväntar oss att denna teknik kommer att fortsätta att utveckla.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete stöds av de öronmärkta finansiera för Kina jordbruk forskningssystem för Bast och Leaf Fiber grödor (licensnummer bilar-19), The Kina Akademi av jordbruksvetenskap och teknik innovationsprojekt (licensnummer ASTIP-IBFC07), innovation fund för doktorander i Donghua University (bevilja nummer 16D 310107), ”Xiaoping vetenskap och teknik innovation team' (industrialisering integrerad R & D-gruppen av bast fiber biologiska avslemning), Kina stipendium 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).
