Извлечение из волокна рами в системе перекиси водорода щелочных, поддерживаемых источником контролируемым высвобождением щелочных
Summary
Представленные здесь — это протокол для извлечения волокна рами в системе перекиси водорода щелочных, поддерживаемых источником контролируемым высвобождением щелочных.
Abstract
Этот протокол демонстрирует метод для извлечения волокна рами, обоечные сырой рами в системе перекиси водорода щелочных, поддерживаемых источником контролируемым высвобождением щелочь. Волокно, извлеченные из рами — это тип текстильного материала большое значение. В предыдущих исследованиях волокна рами добывали в системе щелочных перекиси водорода, поддерживаются только гидроксид натрия. Однако из-за сильного щелочности гидроксида натрия, скорость реакции окисления водорода пероксида было трудно контролировать и таким образом привело к большой ущерб обработанной волокна. В настоящем Протоколе контролируемым высвобождением щелочных источник, который состоит из гидроксида натрия и магния гидроксид, используется условие щелочных и буфера значение пэ-аша peroxidesystem щелочных водорода. Уровень замещения гидроксида магния может отрегулировать значение пэ-аша системе перекиси водорода и имеет большое влияние на свойства волокна. Значение пэ-аша и окислительно-восстановительные потенциал (ОВП) значение, которое представляет собой окисление способность системы щелочных перекиси водорода, контролировались с помощью метр рН и ОВП метр, соответственно. Содержание остаточных перекиси водорода в системе щелочных перекиси водорода во время процесса извлечения и химическая потребность в кислороде (ХПК) значение сточных вод после извлечения волокна тестируются KMnO4 титрование методом. Урожайность волокна измеряется с помощью электронные прецизионные, и остаточная десен волокна проверяются методом химического анализа. Степень полимеризации (PD значение) волокна проверяется с помощью вискозиметра Ubbelohde методом характеристической вязкости. Свойство на растяжение волокон, включая упорство, растяжение и разрыв, измеряется с помощью инструмента прочность волокна. Фурье ИК-спектроскопии и дифракции рентгеновских лучей используются для характеристики функциональных групп и Кристалл свойства волокна. Этот протокол доказывает, что контролируемым высвобождением щелочных источник может улучшить свойства волокна, добываемый в систему щелочи перекиси водорода.
Introduction
Рами, известный как «Китай травы» это травянистое растение, чьи волокна может использоваться как отличным материалом для текстильной промышленности1,2. Это один из основных экономических культур, родной в Китай; производство рами в Китае составило более 90% всего урожая в мире1,,2. Рами волокно является одним из сильнейших и длинный растительных волокон, блестящие с3,почти шелковистый вид4. Большая длина волокна рами делают его пригодным для одного волокна спиннинг, которая редко встречается в лубяные волокна. Ткани из волокна рами обладает многими отличные свойства, такие как прохлада, антибактериальные, отличная теплопроводность, вентиляция,3, и т.д.4
Целлюлозы является основным компонентом волокна рами, и других компонентов в рами, такие как пектин, лигнин, воды растворимых материалов, определяются как десны5,6. Рами волокна могут быть извлечены, растворяя десны в раствор, содержащий химических реагентов в процессе определяется как гидратацией5,6. Существуют главным образом два подхода извлечения волокна рами: Химическая гидратацией и био гидратацией. Потребление энергии, потребление времени и трески значение производительностью сточных вод в традиционных химических гидратацией довольно высока, как Целлюлоза волокна добывается очистка сырой рами в концентрации NaOH под высоким давлением для 6-8 ч7,8 . Кроме того био гидратацией является эко-вариант для извлечения волокна рами. Тем не менее жесткая реакция состояния и сложного оборудования подавляют его дальнейшего промышленного применения9,10. Таким образом окисления гидратацией с перекисью водорода щелочных представляет ценным и альтернативных приложений сосредоточить внимание на, для него требует продолжительности производительностью и Нижняя производительностью температуры11,12. Однако из-за сильного окисления способности пероксидов, существенные целлюлозы деградации могут возникнуть во время производительностью процесса, который может привести к большой ущерб волокна свойства13,14. Это самый большой недостаток щелочных перекисного окисления гидратацией рами.
В предыдущих исследованиях волокна рами добывали в системе щелочных перекиси водорода, поддерживаются только гидроксид натрия15. Однако из-за сильного щелочности гидроксида натрия, скорость реакции окисления водорода пероксида было трудно контролировать и таким образом привело к большой ущерб на обработанные волокна7. Для улучшения свойств волокна рами, контролируемым высвобождением щелочных источник, который состоит из гидроксида натрия и магния гидроксид, используется в настоящем исследовании предложить условие щелочных и буфера значение пэ-аша щелочных перекиси водорода системы16 , 17.
Суть этой технологии может быть описана следующим образом. Гидроксид магния слегка растворим в дистиллированной воде, и это может постепенно растворяются в производительностью решение с потреблением OH– и сохранить значение пэ-аша и, таким образом, способность окисления производительностью решения в соответствующем диапазоне18. Уровень замещения (SR) гидроксида магния определяется как доля моль NaOH, заменены гидроксид магния под общей щелочных Дозировка 10%, и стоимость замены можно рассчитать по следующей формуле. Кроме того мг2 + может предотвратить целлюлозы деградации, вызванной более окисления19,20.
Здесь М2 (g) является вес Mg(OH)2, M1 (g) является масса NaOH, 40 является молекулярная масса NaOH, 58 является молекулярная масса Mg(OH)2, 2 — количество УВБ в Mg(OH)2и SR является уровень замещения.
Технология этого протокола может быть продлен для извлечения, отбеливания и модификации растительных материалов в системе щелочных перекиси водорода. Необходимо, однако, отметить, что выбор рН значение и реакции температуры системы щелочных перекись водорода является ключом для этой технологии21. Значение пэ-аша системе щелочных перекись водорода может регулироваться, изменяя скорость замены17. Значение пэ-аша и, таким образом, окисление способность системы перекиси водорода щелочных уменьшаться с увеличением коэффициента замещения. Когда температура реакции на 85 ° C, свободнорадикальные реакции играет главную роль в системе и сильное окисление системы подходит для растворения материалов; Когда температура реакции на 125 ° C, ингибирует свободнорадикальные реакции и большое количество HOO существует в системе, которая подходит система для отбеливания19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Параметр Mg(OH)2 температуры скорость и реакции замещения был ключевым моментом данного протокола. MG(OH)2 скорость замены могут влиять на значение пэ-аша и таким образом окисления способность производительностью решения. Лучшие Mg(OH)2 замещения Рами гидратацией составил 20%,…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана целевых фонда для системы исследований сельского хозяйства Китая лубяные и лист волокна культур (номер гранта автомобили-19), Китайская академия сельскохозяйственных наук и технологий инновационного проекта (Грант номер ASTIP-IBFC07), инновационный фонд для студентов-выпускников в Университет Дунхуа (Грант номер 16D 310107), «Сяопина науки и технологии инновации команда» (индустриализации интегрированные R & D группы мочинец биологических гидратацией), Китай Стипендиальный Совет.
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 |
Referenzen
- 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. , (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. , (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. , (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).
