Summary

Alkali hidrojen peroksit sistemi kontrollü salımlı Alkali kaynağınca desteklenen Rami lif çıkarımı

Published: February 06, 2018
doi:

Summary

Burada sunulan bir Rami fiber çıkarılması için alkali hidrojen peroksit sistemi kontrollü salımlı alkali kaynağınca desteklenen iletişim kuralıdır.

Abstract

Bu iletişim kuralı bir kontrollü salımlı alkali kaynağınca desteklenen bir alkali hidrojen peroksit sisteminde ham Rami Temizleme tarafından Rami fiber çıkarılması için bir yöntem gösterir. Rami çıkarılan fiber Tekstil malzeme çok önemli bir türüdür. Önceki çalışmalarda, Rami lif sadece sodyum hidroksit tarafından desteklenen bir alkali hidrojen peroksit sisteminde ayıklandı. Ancak, güçlü alkalinite sodyum hidroksit, nedeniyle hidrojen peroksit oksidasyon reaksiyon hızını kontrol etmek zor ve böylece tedavi lif büyük zarar sonuçlandı. Bu protokol için sodyum hidroksit ve magnezyum hidroksit oluşur, kontrollü salımlı alkali kaynak ve alkali hidrojen peroxidesystem pH değerini tampon bir alkali durumu sağlamak için kullanılır. Magnezyum hidroksit ikame oranı hidrojen peroksit sistem pH değerini ayarlayabilirsiniz ve lif özellikleri üzerinde büyük etkisi vardır. PH değeri ve alkali hidrojen peroksit sistem oksidasyon yeteneğini temsil eder, korunmada gereken indirgeme potansiyelini potansiyel (ORP) değeri bir pH metre ve ORP metre, sırasıyla kullanarak takip. Ayıklama işlemi ve atıksu fiber çıkarma sonra kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) değerini sırasında alkali hidrojen peroksit sisteminde kalan hidrojen peroksit içeriği KMnO4 titrasyon yöntemi tarafından test edilmiştir. Lif verimi bir hassas Elektronik denge ölçülür ve lif kalan diş etleri bir kimyasal analiz yöntemi tarafından test edilir. Fiber polimerizasyon derecesi (PD değer) Ubbelohde Vikozimetre kullanarak bir içsel viskozite yöntemi tarafından mercek altına alındı. Kablo, azim, uzama ve yırtılması, dahil çekme özelliği fiber gücü enstrüman ölçülür. Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopi ve x-ışını kırınım kristal özelliği fiber ve fonksiyonel grupları tanımlamak için kullanılır. Bu iletişim kuralı kontrollü salımlı alkali kaynak bir alkali hidrojen peroksit sisteminde çıkarılan fiber özelliklerini artırabilir kanıtlıyor.

Introduction

Rami, ‘Çin çimen’ bilinen olan elyaf Tekstil Sanayi1,2için mükemmel bir malzeme olarak kullanılabilir çok yıllık bir bitkidir. Ana ekonomik bitkileri Çin’e yerel biridir; Rami Çin üretimi dünya1,2toplam verim fazla % 90 sorumluydu. Rami lif en güçlü ve en uzun bitki lifleri ile bir neredeyse ipeksi bir görünüm3,4parlak biridir. Rami fiber uzun uzunluğu bast lif nadiren görülen tek lif iplik için uygun olun. Rami fiber yapılan Tekstil serinlik, antibakteriyel, mükemmel ısı iletkenlik, havalandırma, vb3,4 gibi birçok mükemmel özelliklere sahip

Selüloz Rami lifleri ana bileşenidir ve Rami, pektin, lignin, su çözünür malzemeler, gibi diğer bileşenlerinde5,6diş eti olarak tanımlanır. Rami fiber-ebilmek var olmak hulâsa belgili tanımlık gums kimyasal reaktifler,5,6degumming olarak tanımlanan bir işlemi içeren çözüm çözülerek. Rami fiber ekstraksiyon esas olarak iki yaklaşım var: kimyasal degumming ve biyo-degumming. Enerji tüketimi, zaman tüketimi ve COD geleneksel kimyasal degumming içinde degumming atık su değeri oldukça yüksek, selüloz 6-8 h7,8 için yüksek basınç altında konsantre NaOH ham Rami Temizleme tarafından lif elde edilir . Alternatif olarak, biyo-degumming bir çevre dostu Rami fiber çıkarılması için seçenektir. Yine de, sert tepki durumu ve gelişmiş donanımları, endüstriyel uygulama daha fazla9,10inhibe. Bu nedenle, oksidasyon alkali hidrojen peroksit ile degumming değerli bir hediye ve daha düşük degumming sıcaklık11,12ve daha kısa degumming zaman, bunun için odaklanmak için alternatif uygulama gerektirir. Ancak, peroksitler güçlü oksidasyon yeteneği nedeniyle fiber özellikleri13,14büyük hasara neden olabilir degumming işlemi sırasında önemli selüloz bozulma meydana gelebilir. Alkali peroksit oksidasyon Rami degumming en büyük dezavantajı bu.

Önceki çalışmalarda, Rami fiber sodyum hidroksit15tarafından desteklenen bir alkali hidrojen peroksit sisteminde ayıklandı. Ancak, güçlü alkalinite sodyum hidroksit, nedeniyle hidrojen peroksit oksidasyon reaksiyon hızını kontrol etmek zor ve böylece tedavi fiber7‘ ye büyük zarar sonuçlandı. Rami fiber özelliklerini geliştirmek için sodyum hidroksit ve magnezyum hidroksit oluşur, kontrollü salımlı alkali kaynak bu çalışmada bir alkali durumu sunmak ve alkali hidrojen peroksit sistem16 pH değeri arabellek kullanılır , 17.

Bu teknolojinin gerisinde yatan mantığı aşağıdaki gibi tanımlanabilir. Magnezyum hidroksit biraz distile suda çözünür ve bu OH tüketimi ile degumming çözüm içine yavaş yavaş geçiyoruz ve pH değeri ve böylece degumming çözüm oksidasyon yeteneği uygun aralığı18‘ tutmak. Magnezyum hidroksit (SR) ikame oranı % 10 toplam alkali doz altında magnezyum hidroksit yerine NaOH köstebek oranı olarak tanımlanır ve ikame oranı aşağıda ki formül ile hesaplanabilir. Ayrıca, Mg2 + oksidasyon19,20üzerinde neden selüloz düşmesine engel olabilirsiniz.

Equation 1

Burada, M2 (g) Mg(OH)2ağırlığıdır, ağırlığıdır NaOH M1 (g), 40 NaOH molekül ağırlığı olduğunu, 58 Mg(OH)2molekül ağırlığı, İSG Mg(OH)22 sayıdır, ve SR ikame oranıdır.

Bu iletişim teknolojisi ayıklanması, ağartma ve bitki malzemelerden bir alkali hidrojen peroksit sisteminde değiştirmek genişletilebilir. Ancak, pH değeri ve reaksiyon sıcaklığını alkali hidrojen peroksit sistemi yelpazesi bu teknoloji21için anahtar olduğunu belirtmek gerekir. PH değeri alkali hidrojen peroksit sisteminin ikame oranı17değiştirerek düzeltilebilir. PH değeri ve böylece oksidasyon yetenek alkali hidrojen peroksit sisteminin ikame oranı artan ile azaltın. Reaksiyon ısısı 85 ° C’de ayarladığınızda, serbest radikal tepki sistemdeki ana rol oynar ve sistemin güçlü oksidasyon malzemeleri eriterek için uygundur; reaksiyon sıcaklığı 125 ° C’de ayarladığınızda, serbest radikal tepki inhibe ve sistem19beyazlatma için uygundur sistem HOO büyük miktarda bulunmaktadır.

Protocol

1. oksidasyon Rami Degumming Çözüm degumming oksidasyon hazırlanıyor 2 g H2O2, 1 g alkali (Mg(OH)2 ve NaOH karışımı), 0.4 g Na5P3O10, 0.1 g anthraquinone ve 0.2 g degumming çözüm yapmak HEDP 100 mL distile suda çözülür. Rami oksidasyon degumming 10 g ham Rami degumming çözümünde bırakın ve 60 dk 85 ° C altında ovmak. 125 ° c (ile 0,6…

Representative Results

Mg(OH)2 distile su ve degumming çözüm çözünürlük incelenmiştir (şekil 1). Mg(OH)2 ikame oranı etkisi pH değeri ve degumming çözüm ORP değeri (Şekil 2) üzerinde test edildi. Degumming verim ve2 ikame oranı olduğunu çeşitli Mg(OH) altında degummed fiber kalan diş etleri (şekil 3) hesaplanır. DP değeri, crystallinity, lif (…

Discussion

Mg(OH)2 ikame oranı ve tepki sıcaklık ayarı bu protokolü kilit noktası oldu. MG(Oh)2 ikame oranı pH değeri ve böylece degumming çözüm oksidasyon yeteneği etkisi altına alabiliyor. Rami degumming için en iyi Mg(OH)2 ikame oranı % 20, selüloz yeterli koruma altında bir ikame oranı % 20’in altında alamaz ve kalan diş etleri (düşük DP değeri ve crystallinity) aşırı miktarda lif muhafaza edilebilir çünkü oldu altında bir ikame oranı % 20 (?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu eser tarafından desteklenmiştir ayrılmış Çin Tarım araştırma sistemi için Bast ve yaprak elyaf bitkileri (grant numarası arabalar-19), tarım bilim Akademisi Çin ve teknoloji yenilik Projesi (grant numarası ASTIP-IBFC07), yenilik Fonu fon Donghua Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencileri için (sayı 16 D 310107 grant), ‘Xiaoping bilim ve teknoloji yenilik takım’ (sanayileşme entegre bast fiber biyolojik degumming, Ar- Ge grubu), Çin burs Konseyi.

Materials

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 250mL/500mL 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 50×30 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

  1. 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).
  2. Kipriotis, E., Heping, X., Vafeiadakis, T. Ramie and kenaf as feed crops. Ind Crop Prod. 68, 126-130 (2015).
  3. Rebenfeld, L. Fiber: the old and the new. J Text Inst. 92, 1-9 (2001).
  4. 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).
  5. Yu, H. Q., Yu, C. W. Influence of various retting methods on properties of kenaf fiber. J Text Inst. 101 (5), 452-456 (2010).
  6. 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).
  7. Liu, G. L. . Research on the application of sodium percarbonate the degumming of ramie. , (2013).
  8. Meng, C. R., Yu, C. W. Study on oxidation degumming of ramie fiber. Adv Mater Res. , 881-883 (2014).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Li, Z. L., Yu, C. W. Effect of peroxide and softness modification on properties of ramie fiber. Fiber Polym. 15, 2105-2111 (2014).
  12. 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).
  13. Xueren, Q. . Green bleaching technologies of pulp. , (2008).
  14. Erkselius, S., Karlssom, O. J. Free radical degradation of hydroxyethy cellulose. Carbohydr Polym. 62, 344-356 (2005).
  15. 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).
  16. 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).
  17. Yun, N. . Studies on magnesium-based hydrogen peroxide bleaching and mechanisms of deinked pulp. , (2014).
  18. Zhang, W., Kong, F. Replacement of sodium peroxide bleaching by magnesium-based peroxide bleaching for pulp. Paper Sci Technol. 29, 25-28 (2010).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).

Play Video

Cite This Article
Meng, C., Li, Z., Wang, C., Yu, C., Bi, X., Wang, S. Extraction of Ramie Fiber in Alkali Hydrogen Peroxide System Supported by Controlled-release Alkali Source. J. Vis. Exp. (132), e56461, doi:10.3791/56461 (2018).

View Video