Extraction de la fibre de Ramie dans système de peroxyde d’hydrogène alcalin pris en charge par la Source de libération contrôlée alcalins
Summary
Présenté ici est un protocole pour l’extraction de la fibre de ramie dans système de peroxyde d’hydrogène alcalin pris en charge par la source de libération contrôlée alcalins.
Abstract
Ce protocole illustre une méthode pour l’extraction de fibre de ramie par récurage ramie cru dans un système de peroxyde d’hydrogène alcalin supporté par une source de libération contrôlée alcalins. La fibre extraite de la ramie est un type de tissu d’une grande importance. Dans des études antérieures, fibre de ramie a été extrait dans un système de peroxyde d’hydrogène alcalin pris en charge uniquement par l’hydroxyde de sodium. Toutefois, en raison de la forte alcalinité d’hydroxyde de sodium, la vitesse de réaction d’oxydation du peroxyde d’hydrogène a été difficile à contrôler et donc entraîné beaucoup de dégâts à la fibre traitée. Dans ce protocole, une source de libération contrôlée alcali, qui se compose de d’hydroxyde de sodium et hydroxyde de magnésium, est utilisée pour fournir un État alcalin et de mettre en mémoire tampon la valeur du pH de la peroxidesystem d’hydrogène alcalin. Le taux de substitution de l’hydroxyde de magnésium peut ajuster la valeur pH du système peroxyde d’hydrogène et a une grande influence sur les propriétés de la fibre. La valeur de pH et de la valeur potentielle oxydo-réduction (ORP), qui représente la capacité d’oxydation de système de peroxyde d’hydrogène alcalin, ont été suivis en utilisant un indicateur de pH et redox metre, respectivement. La teneur en peroxyde d’hydrogène résiduel dans le système de peroxyde d’hydrogène alcalin pendant le processus d’extraction et de la valeur de la demande chimique en oxygène (DCO) des eaux usées après extraction de la fibre sont testés par KMnO4 méthode de titrage. Le rendement de fibre est mesuré à l’aide d’une balance électronique de précision, et des gencives résiduelles de fibre sont testés par une méthode d’analyse chimique. Le degré de polymérisation (valeur de PD) de fibre est testé par une méthode de viscosité intrinsèque à l’aide du viscosimètre Ubbelohde. La propriété de résistance à la traction de fibres, dont la ténacité, d’allongement et de rupture, est mesurée à l’aide d’un instrument de force de fibre. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et diffraction des rayons x sont utilisés pour caractériser les groupes fonctionnels et propriété de cristal de la fibre. Ce protocole prouve que la source de libération contrôlée alcalins peut améliorer les propriétés de la fibre extraite dans un système de peroxyde d’hydrogène alcalin.
Introduction
Ramie, communément appelée « Herbe de Chine » est une plante herbacée vivace dont fibre peut être utilisé comme un excellent matériel pour l’industrie textile1,2. C’est l’une des principales cultures économiques originaires de Chine ; la production de ramie en Chine a représenté plus de 90 % du rendement total dans le monde1,2. Fibre de ramie est l’une des fibres végétales plus forte et plus longue, lustrées avec une apparence presque soyeux3,4. La longueur de la fibre de ramie le rendent approprié pour la filature de fibre unique, qui est rarement vu en fibres libériennes. Les textiles fabriqués à partir de fibre de ramie possède plusieurs excellentes propriétés, telles que de la fraîcheur, antibactérienne, excellente conductivité thermique, ventilation, etc.3,4
Cellulose est le principal composant des fibres de ramie, et les autres composants de ramie, pectine, lignine, matériaux solubles dans l’eau, sont définis comme des gommes de5,6. Fibre de ramie peut être extraites en dissolvant les gencives dans une solution contenant des réactifs chimiques, dans un processus défini comme démucilagination5,6. Il existe principalement deux méthodes d’extraction fibre ramie : dégommage chimiques et bio-dégommage. La consommation d’énergie, la consommation de temps et COD valeur de Dégommage des eaux usées dans la démucilagination chimique traditionnelle est assez élevé, comme la cellulose fibre est extraite par récurage ramie raw dans NaOH concentré sous haute pression pour 6 à 8 h7,8 . Par ailleurs, bio-dégommage est une option écologique pour l’extraction de fibre de ramie. Néanmoins, la condition de réaction sévère et de matériels sophistiqués inhibent davantage l’application industrielle9,10. Donc, oxydation dégommage avec le peroxyde d’hydrogène alcalin présente un objet de valeur et demande alternative de concentrer, pour qu’il exige de dégommage plus courte et moins dégommage température11,12. Cependant, en raison de la capacité d’oxydation forte des peroxydes, dégradation de la cellulose importante peut se produire pendant le processus de dégommage, qui peuvent causer de grands dommages aux fibres propriétés13,14. C’est le plus grand inconvénient des alcalins oxydation peroxyde dégommage de ramie.
Dans des études antérieures, fibre de ramie a été extrait dans un système de peroxyde d’hydrogène alcalin pris en charge uniquement par l’hydroxyde de sodium15. Toutefois, en raison de la forte alcalinité d’hydroxyde de sodium, la vitesse de réaction d’oxydation du peroxyde d’hydrogène a été difficile à contrôler et donc a donné lieu à beaucoup de dégâts à la fibre traitée7. Pour améliorer les propriétés de la fibre de ramie, une source de libération contrôlée alcali, qui se compose de d’hydroxyde de sodium et hydroxyde de magnésium, est utilisée dans cette étude pour offrir une condition d’alcali et mettre en mémoire tampon la valeur pH du système de peroxyde d’hydrogène alcalin16 , 17.
Le raisonnement derrière cette technologie peut être décrite comme suit. L’hydroxyde de magnésium est légèrement soluble dans l’eau distillée, et il peut se dissoudre progressivement dans la solution dégommage avec la consommation de OH– et garder le pH physiologique et donc la capacité d’oxydation de dégommage de solution dans une gamme appropriée de18. Le taux de substitution (SR) d’hydroxyde de magnésium est défini comme la proportion de mole de NaOH, remplacé par l’hydroxyde de magnésium sous le dosage alcali total de 10 %, et le taux de substitution peut être calculé par l’équation suivante. Par ailleurs, Mg2 + peut prévenir la dégradation de la cellulose causée par plus d’oxydation19,20.
Ici, M2 (g) est le poids de Mg(OH)2M1 (g) est la masse de NaOH, 40 est le poids moléculaire de NaOH, 58 est le poids moléculaire de Mg(OH)2, 2 est le nombre de SST dans Mg(OH)2et SR est le taux de substitution.
La technologie du présent protocole peut être étendue à l’extraction, blanchiment et modification des matières végétales dans un système de peroxyde d’hydrogène alcalin. Toutefois, il est à noter que la sélection de pH température de valeur et de la réaction du système de peroxyde d’hydrogène alcalin est clé pour cette technologie21. La valeur pH du système peroxyde d’hydrogène alcalin est réglable en changeant le taux de substitution17. Le pH physiologique et donc la capacité d’oxydation du peroxyde d’hydrogène système alcalin diminuent avec l’augmentation du taux de substitution. Lorsque la température de réaction est définie à 85 ° C, la réaction des radicaux libres joue le rôle principal dans le système et l’oxydation forte du système est adaptée pour dissoudre les matières ; Lorsque la température de réaction est fixée à 125 ° C, la réaction de radicaux libres est inhibée et une grande quantité de HOO existe dans le système, ce qui rend le système approprié pour la décoloration des19.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le réglage de la température vitesse et réaction de substitution de2 Mg(OH) a été le point clé du présent protocole. Mg(OH)2 taux de substitution peut influencer la valeur du pH et donc capacité d’oxydation de dégommage de solution. Le meilleur taux de substitution de2 Mg(OH) pour ramie démucilagination était de 20 %, car la cellulose n’est suffisamment protégés par un taux de substitution inférieur à 20 %, et une quantité excessive de gencives résiduelles (faible val…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par l’affectation financer pour China Agriculture Research System pour Bast et cultures de fibre de feuille (numéro de licence CARS-19), The China Academy of Agricultural Science et Technology Innovation Project (numéro de licence ASTIP-IBFC07), le Fonds d’innovation pour les étudiants diplômés de l’Université de Donghua (numéro 16d 310107 de subventions), le « équipe de Xiaoping science et technologie de l’innovation » (industrialisation intégré groupe R & D des fibres libériennes dégommage biologique), China Scholarship Council.
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
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