Extracción de la fibra del ramio en el sistema de peróxido de hidrógeno alcalino por fuente de álcali de liberación controlada
Summary
Presentamos es un protocolo para la extracción de la fibra del ramio en el sistema de peróxido de hidrógeno alcalino por fuente de álcali de liberación controlada.
Abstract
Este protocolo muestra un método para la extracción de la fibra de ramio por fregado ramio cruda en un sistema de peróxido de hidrógeno alcalino apoyado por una fuente de álcali de liberación controlada. La fibra extraída de ramio es un tipo de materia textil de gran importancia. En estudios previos, la fibra del ramio fue extraída en un sistema de peróxido de hidrógeno alcalino sólo compatible con hidróxido de sodio. Sin embargo, debido a la fuerte alcalinidad del hidróxido de sodio, la velocidad de reacción de la oxidación del peróxido de hidrógeno fue difícil de controlar y así resultó en un daño a la fibra tratada. En el presente Protocolo, una fuente de álcali de liberación controlada, que se compone de hidróxido de sodio e hidróxido de magnesio, se utiliza para proporcionar una condición de álcali y el valor de la peroxidesystem de hidrógeno alcalino pH del almacenador intermediario. La tasa de sustitución del hidróxido de magnesio puede ajustar el valor del pH del sistema peróxido de hidrógeno y tiene gran influencia en las propiedades de la fibra. El valor de pH y de la oxidación-reducción (ORP) potencial, que representa la capacidad de oxidación del sistema de peróxido de hidrógeno alcalino, fueron monitoreados utilizando un medidor de pH y ORP metros, respectivamente. El contenido de peróxido de hidrógeno residual en el sistema de peróxido de hidrógeno alcalino durante el proceso de extracción y el valor de la demanda química de oxígeno (DQO) del agua residual después de la extracción de la fibra son probados por el método de valoración de KMnO4 . La producción de fibra se mide utilizando una balanza electrónica de precisión, y las encías residual de la fibra son probadas por un método de análisis químico. El grado de polimerización (valor de la PD) de la fibra es probado por un método de viscosidad intrínseca mediante el Viscosímetro de Ubbelohde. La propiedad de resistencia a la tracción de la fibra, incluyendo tenacidad, elongación y ruptura, se mide con un instrumento de resistencia de la fibra. Fourier transforma la espectroscopia de infrarrojos y difracción de rayos x se utilizan para caracterizar los grupos funcionales y propiedad del cristal de la fibra. Este protocolo demuestra que la fuente del álcali de liberación controlada puede mejorar las propiedades de la fibra extraída de un sistema de peróxido de hidrógeno alcalino.
Introduction
Ramio, conocida como ‘Hierba de China’ es una hierba perenne cuya fibra se puede utilizar como un excelente material para la industria textil1,2. Es uno de los principales cultivos económicos autóctonas China; la producción de ramio en China ha representado más del 90% de la producción total en el mundo1,2. Fibra de ramio es una de las fibras de la planta más fuerte y más largo, brillantes con un aspecto casi sedoso3,4. La longitud de la fibra del ramio son adecuados para el hilado de la fibra, que rara vez se observa en la fibra de estopa. La industria textil de la fibra del ramio posee muchas características excelentes, tales como frialdad, antibacteriano, excelente conductividad térmica, ventilación, etc.3,4
La celulosa es el componente principal de las fibras de ramio, y los otros componentes de ramio, pectina, lignina, materias solubles en agua, se definen como las encías5,6. Fibra de ramio se puede extraer mediante la disolución de las encías en solución que contiene reactivos químicos, en un proceso definido como descrudado5,6. Existen principalmente dos métodos de extracción de la fibra de ramio: descrudado químico y bio-descrudado. El consumo de energía, consumo de tiempo y COD valor de aguas residuales desgomada en descrudado químico tradicional es más bien alto, como celulosa fibra se extrae por fregado ramio crudo en NaOH concentrado bajo alta presión de 6 a 8 h7,8 . Alternativamente, bio-descrudado es una opción ecológica para la extracción de la fibra de ramio. Sin embargo, la condición áspera reacción y equipo sofisticado inhiben su aplicación industrial9,10. Por lo tanto, descrudado de oxidación con peróxido de hidrógeno alcalino presenta un valioso y aplicación alternativa a centrarse, pues requiere menor tiempo descrudado y menor descrudado temperatura11,12. Sin embargo, debido a la capacidad de oxidación fuerte de los peróxidos, degradación de celulosa sustancial puede ocurrir durante el proceso de desgomado, que puede causar grandes daños a propiedades de la fibra13,14. Este es el mayor inconveniente de álcali oxidación peróxido descrudado de ramio.
En estudios previos, la fibra del ramio fue extraída en un sistema de peróxido de hidrógeno alcalino sólo compatible con hidróxido de sodio15. Sin embargo, debido a la fuerte alcalinidad del hidróxido de sodio, la velocidad de reacción de la oxidación del peróxido de hidrógeno fue difícil de controlar y así resultó en un daño a la fibra tratada7. Para mejorar las propiedades de la fibra del ramio, una fuente de álcali de liberación controlada, que se compone de hidróxido de sodio e hidróxido de magnesio, se utiliza en este estudio para ofrecer una condición de álcali y el valor de pH de alcalino peróxido de hidrógeno al sistema16 de búfer , 17.
El fundamento de esta tecnología puede ser descrito como sigue. Hidróxido de magnesio es ligeramente soluble en agua destilada, y puede disolver gradualmente en la solución de desgomado con el consumo de OH– y mantener el valor de pH y capacidad de oxidación de descrudado de la solución en un rango apropiado de18. La tasa de sustitución (SR) de hidróxido de magnesio se define como la proporción de mol de NaOH sustituido por hidróxido de magnesio en la dosificación del álcali total del 10% y la tasa de sustitución puede ser calculada por la siguiente ecuación. Por otra parte, Mg2 + puede prevenir la degradación de la celulosa causada por oxidación19,20.
Aquí, M2 (g) es el peso de la Mg(OH)2, M1 (g) es el peso de NaOH, 40 es el peso molecular del NaOH, 58 es el peso molecular de Mg(OH)2, 2 es el número de este síndrome en Mg(OH)2, y SR es la tasa de sustitución.
La tecnología de este protocolo puede ampliarse a la extracción, el blanqueo y modificación de materiales vegetales en un sistema de peróxido de hidrógeno alcalino. Sin embargo, debe señalarse que la selección de la temperatura de reacción y el valor pH del sistema de peróxido de hidrógeno alcalino es la clave para esta tecnología21. El valor del pH del sistema de peróxido de hidrógeno alcalino puede ajustarse cambiando la tasa de sustitución17. El valor de pH y capacidad de oxidación del sistema de peróxido de hidrógeno alcalino disminuyen con el aumento de la tarifa de la substitución. Cuando la temperatura de reacción se encuentra a 85 ° C, la reacción de radicales libres juega el papel principal en el sistema y la oxidación fuerte del sistema es conveniente para la disolución de materiales; Cuando la temperatura de reacción se encuentra a 125 ° C, se inhibe la reacción de radicales libres y una gran cantidad de HOO existe en el sistema, que hace que el sistema adecuado para el blanqueo con19.
Protocol
Representative Results
Discussion
El ajuste de la temperatura de reacción y la tasa de sustitución2 Mg(OH) era el punto clave de este protocolo. Tasa de sustitución de2 mg(OH) puede influir en el valor de pH y capacidad de oxidación de la solución de descrudado. La mejor tasa de sustitución de2 Mg(OH) de ramio desgomado fue 20%, porque la celulosa no puede recibir suficiente protección en virtud de una tasa de sustitución por debajo del 20%, y una cantidad excesiva de encía residual (bajo valor de DP y cristalini…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por fondo los fines específicos para el sistema de investigación de agricultura de China para Bast y cosechas de la fibra de la hoja (número de licencia coches-19), la Academia China de ciencias agrícolas y tecnología proyecto de innovación (número de licencia ASTIP-IBFC07), el fondo de innovación para estudiantes de posgrado en la Universidad de Donghua (número D 16 310107 la concesión), el ‘equipo de Xiaoping ciencia y tecnología innovación’ (industrialización integrada grupo de R & D de fibra de estopa de descrudado biológica), Consejo de becas de China.
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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