Estrazione della fibra Ramie nel sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato dall'origine di rilascio controllato alcali

Presentato qui è un protocollo per l'estrazione della fibra di ramiè in sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato dall'origine di rilascio controllato dell'alcali.

Questo protocollo viene illustrato un metodo per l'estrazione della fibra del ramiè tramite strofinamento ramiè greggio in un sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato da una fonte di rilascio controllato dell'alcali. La fibra estratta da Ramia è un tipo di materiale tessile di grande importanza. Negli studi precedenti, fibra di ramiè è stata estratta in un sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato solo da idrossido di sodio. Tuttavia, a causa della forte alcalinità di idrossido di sodio, la velocità di reazione di ossidazione del perossido di idrogeno era difficile da controllare e quindi ha provocato gravi danni alla fibra trattata. In questo protocollo, una fonte di rilascio controllato dell'alcali, che si compone di idrossido di sodio e idrossido di magnesio, viene utilizzata per fornire una condizione di alcali e il valore di pH di peroxidesystem di idrogeno l'alcali del buffer. Il tasso di sostituzione di idrossido di magnesio può regolare il valore di pH del sistema perossido di idrogeno e ha grande influenza sulle proprietà della fibra. Il valore pH e valore potenziale ossido-riduzione (ORP), che rappresenta la capacità di ossidazione del sistema del perossido di idrogeno di alcali, sono stati monitorati usando un misuratore di pH e tester ORP, rispettivamente. Il contenuto di perossido di idrogeno residuo del sistema di perossido di idrogeno di alcali durante il processo di estrazione e il valore di domanda chimica di ossigeno (COD) delle acque di scarico dopo l'estrazione della fibra sono testati da KMnO₄ metodo di titolazione. La resa della fibra viene misurata utilizzando una bilancia elettronica di precisione, e le gomme residue di fibra sono testate da un metodo di analisi chimica. Il grado di polimerizzazione (valore PD) di fibra è testato con un metodo di viscosità intrinseca usando il viscosimetro di Ubbelohde. La proprietà a trazione della fibra, tra cui tenacia, allungamento e la rottura, viene misurata utilizzando uno strumento di resistenza della fibra. Trasformata di Fourier spettroscopia infrarossa e diffrazione dei raggi x sono utilizzati per caratterizzare le gruppi funzionali e cristallo della fibra. Questo protocollo dimostra che la fonte di rilascio controllato alcali può migliorare le proprietà della fibra estratta in un sistema di perossido di idrogeno di alcali.

Ramiè, comunemente noto come 'Erba della Cina' è una pianta perenne cui fibra può essere utilizzata come un materiale eccellente per l'industria tessile^1,2. È una delle principali colture economiche originaria della Cina; la produzione di ramiè in Cina ha rappresentato per oltre il 90% del rendimento totale nel mondo^1,2. Fibra di ramiè è una delle fibre vegetali più forte e più lunga, brillante con un aspetto quasi setoso^3,4. La lunga durata della fibra ramie lo rendono adatto per la filatura di singola fibra, che è raramente visto in fibra di rafia. Il tessuto fatto da fibra di ramiè possiede molte proprietà eccellente, come freschezza, antibatterico, eccellente conducibilità termica, ventilazione, ecc.^3,4

La cellulosa è il componente principale delle fibre di ramiè, e gli altri componenti in ramiè, quali pectina, lignina, sostanze solubili in acqua, sono definiti come gengive^5,6. Fibra di ramiè possa essere estratti dalla dissoluzione delle gengive in soluzione contenente reagenti chimici, in un processo definito come sgommatura^5,6. Esistono principalmente due approcci di estrazione della fibra ramie: sgommatura chimica e bio-sgommatura. Il consumo di energia, consumo di tempo e COD valore di sgommatura delle acque reflue nella sgommatura chimici tradizionali è piuttosto alta, come cellulosa fibra viene estratta tramite strofinamento ramiè greggio in NaOH concentrato sotto alta pressione da 6 a 8 h^7,8 . In alternativa, bio-sgommatura è una scelta eco-friendly per l'estrazione della fibra del ramiè. Tuttavia, la reazione dura condizione e sofisticate apparecchiature di inibire il suo ulteriore applicazione industriale^9,10. Di conseguenza, sgommatura ossidazione con perossido di idrogeno di alcali presenta un prezioso e applicazione alternativa a concentrarsi, per esso richiede tempi di sgommatura e inferiore sgommatura temperatura^11,12. Tuttavia, grazie alla capacità di forte ossidazione dei perossidi, degrado sostanziale cellulosa può verificarsi durante il processo di sgommatura, che può causare gravi danni al fibra proprietà^13,14. Questo è il più grande svantaggio di alcali ossidazione perossido sgommatura di ramiè.

Negli studi precedenti, fibra di ramiè è stata estratta in un sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato solo da idrossido di sodio¹⁵. Tuttavia, a causa della forte alcalinità di idrossido di sodio, la velocità di reazione di ossidazione del perossido di idrogeno era difficile da controllare e quindi ha provocato gravi danni alla fibra trattata⁷. Per migliorare le proprietà della fibra di ramiè, una fonte di rilascio controllato dell'alcali, che si compone di idrossido di sodio e idrossido di magnesio, viene utilizzata in questo studio per offrire una condizione di alcali e memorizza nel buffer il valore di pH di alcali ossigenata sistema^{16 , 17}.

La logica dietro questa tecnologia può essere descritto come segue. Idrossido di magnesio è leggermente solubile in acqua distillata, e può sciogliere gradualmente nella sgommatura soluzione con il consumo di OH^– e mantenere il valore del pH e quindi la capacità di ossidazione di sgommatura soluzione in un'appropriata gamma di¹⁸. Il tasso di sostituzione (SR) di idrossido di magnesio è definito come la percentuale di mole di NaOH sostituito da idrossido di magnesio sotto il dosaggio totale dell'alcali del 10% e il tasso di sostituzione può essere calcolato dalla seguente equazione. Inoltre, Mg^{2 +} può prevenire il degrado di cellulosa causato dalla ossidazione^19,20.

Qui, M.₂ (g) è il peso del Mg(OH)₂, M₁ (g) è il peso di NaOH, 40 è il peso molecolare di NaOH, 58 è il peso molecolare di Mg(OH)₂, 2 è il numero di OHs in Mg(OH)₂e SR è il tasso di sostituzione.

La tecnologia del presente protocollo può essere esteso per l'estrazione, candeggio e modifica dei materiali vegetali in un sistema di perossido di idrogeno di alcali. Tuttavia, si deve constatare che la selezione della temperatura di reazione e valore pH dell'apparato di perossido di idrogeno di alcali è la chiave per questa tecnologia²¹. Il valore di pH dell'apparato di perossido di idrogeno di alcali può essere regolato modificando il tasso di sostituzione¹⁷. Il valore del pH e quindi la capacità di ossidazione dell'apparato di perossido di idrogeno di alcali diminuiscono con l'aumentare del tasso di sostituzione. Quando la temperatura di reazione è impostata a 85 ° C, la reazione del radicale libero svolge il ruolo principale nel sistema e il forte ossidazione del sistema è adatto per la dissoluzione del materiale; Quando la temperatura di reazione è impostata a 125 ° C, la reazione del radicale libero è inibita e una grande quantità di HOO esiste nel sistema, che rende il sistema adatto per candeggio¹⁹.

1. ossidazione sgommatura di ramiè

1. Preparando l'ossidazione sgommatura soluzione
   1. Sciogliere 2 g H₂O₂, alcali 1G (una miscela di Mg(OH)₂ e NaOH), 0,4 g Na₅P₃O₁₀, antrachinone g 0,1 e 0,2 g HEDP in 100 mL di acqua distillata per rendere la soluzione sgommatura.
2. L'ossidazione sgommatura di ramiè
   1. Immergere il ramiè greggio 10g nella soluzione sgommatura e setacciare esso sotto 85 ° C per 60 min.
   2. Aumentare la temperatura di 125 ° C (con pressione di 0,6 kg) e setacciare per un altro 60 min.
      Nota: Vedere la discussione per spiegazione sull'innalzamento della temperatura.
3. Riducendo la fibra di ramiè
   1. Sciogliere g 0,4 NaHSO₃ in 100 mL di acqua distillata per preparare la soluzione di riduzione. Quindi, è possibile trattare la fibra degummed nella soluzione riducente a 90 ° C per 60 min.
      Nota: I gruppi carbossilici e aldeide in cellulosa generati nella reazione di ossidazione causano la riduzione di legami idrogeno e arrecare danni alla proprietà della fibra. La riduzione può migliorare la struttura della fibra convertendo i gruppi carbossilici e gruppi aldeide torna a gruppi dell'idrossile.
4. Trattamento di follow-up
   1. Lavare la fibra ramie degummed accuratamente con acqua deionizzata.
   2. Immergere la fibra nella sgommatura olio a 90 ° C per 15 min e poi asciugare la fibra in un forno (125 ° C) per 4 h.

2. prova della proprietà soluzione sgommatura

1. Test di solubilità di Mg(OH)₂
   1. Sciogliere 2 g Mg(OH)₂ in 100 mL di acqua distillata.
   2. Separatamente, sciogliere 2 g Mg(OH)₂ in 100 mL di soluzione con additivi sgommatura completamente solubili, tra cui 0,4 g Na₅P₃O₁₀ e 0,2 g HEDP.
   3. Aumentare la temperatura delle soluzioni descritte nei passaggi 2.2.1 e 2.2.2 a 85 ° C.
   4. Estrarre il Mg(OH) non disciolto₂ con dischi sinterizzati.
   5. Calcolare la solubilità di Mg(OH)₂ con la seguente formula:
      
      Nota: Qui m (g) è il peso del non disciolto Mg(OH)₂.
2. Effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) il valore di pH, ORP valore e contenuto residuo di H₂O₂ della soluzione sgommatura
   Nota: ORP^12,19 è un parametro di chimica di acqua importante e fornisce uno strumento di misura per la capacità ossidante o riducente l'acqua a temperatura ambiente. Soluzioni con proprietà di ossidazione più forte hanno un più alto valore ORP. Il tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) si intende la proporzione di mole di NaOH sostituito dal Mg(OH)₂ sotto il dosaggio totale dell'alcali del 10% (sul peso del tessuto).
   1. Preparare le soluzioni sgommatura con tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) di 0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100% secondo passaggio 1.1, rispettivamente.
   2. Immergere il ramiè greggio nelle soluzioni sgommatura descritto al punto 2.2.1.
   3. Avviare il processo di sgommatura secondo punto 1.2.
   4. Lavare l'elettrodo ORP combinato con acqua distillata e asciugare all'aria. Quindi immergere il metro di elettrodo ORP combinato nelle soluzioni sgommatura per leggere il valore ORP ogni 10 min. Immergere il pH-metro elettrodo nelle soluzioni sgommatura per leggere il valore di pH ogni 10 min.
   5. Verificare il contenuto di H₂O₂ delle soluzioni sgommatura ogni 10 min il metodo di titolazione KMnO₄ secondo la norma cinese GB 22216-2008⁷.

3. test della proprietà di fibra Ramie

1. Resa di sgommatura
   1. Calcolare il rendimento di sgommatura usando la seguente equazione:
      
      Nota: Qui è w (g) peso a secco della fibra dopo sgommatura; W (g) è il peso a secco di ramiè prima sgommatura.
2. Gomme residue della fibra
   Nota: Le gomme residue di fibra sono state testate secondo cinese standard 5889-86.
   1. Misurare il peso a secco della fibra (circa 5 g) in un pesafiltro e immergerlo in un pallone (con tubo di condensazione di reflusso) contenente 150 mL della soluzione di NaOH (20 g/L).
   2. Aumentare la temperatura a 100 ° C e mantenere questa temperatura per 1 h.
   3. Aggiornare la soluzione di NaOH.
   4. Aumentare la temperatura a 100 ° C e mantenere per 2 h.
   5. Lavare la fibra in un setaccio di campione.
   6. Misurare il peso a secco della fibra in bottiglia di pesatura.
   7. Calcolare le gengive residue di fibra utilizzando la seguente equazione:
      
      Nota: Qui m (g) è il peso a secco di fibra; M (g) è il peso a secco di ramiè dopo purga di NaOH.
3. Test di PD
   Nota: Verificare il valore di PD della fibra di ramiè secondo il GB standard cinese 5888-86¹⁵.
   1. Sgrassare la fibra ramie immergendo in benzene di 2:1 (v/v) e la miscela di alcol etilico.
   2. Far evaporare il solvente in aria a temperatura ambiente.
   3. Tagliare i campioni in pezzi corti (1-2 mm, circa ~ 20-23 mg per ogni campione) usando le forbici.
   4. Mantenere i campioni in un'atmosfera di umidità controllato (20 ± 2 ° C, umidità relativa = 65 ± 2%) in un contenitore di pesata fino a raggiungere equilibrio acqua contenuto prima di rimuovere i materiali richiesti per scopi di test.
   5. Immergere un filo di rame (0,5 mm di diametro) in acido nitrico concentrato, seguita da 98% anidro etilendiammina. Poi, lavare il rame granello accuratamente con acqua distillata.
   6. Mettere il campione di fibra e rame granello in una bottiglia di plastica (con la parte superiore).
   7. Aggiungere 10 mL di acqua distillata e 10 mL 1 mol/L cupriethylenediamine soluzione nella bottiglia di plastica e mescolare usando un ancoretta magnetica per preparare 0,2 g/100 mL (circa) soluzione cupriethylenediamine di fibra di ramiè.
   8. Trasferire 6,5 mL ramiè fibra cupriethylenediamine soluzione in un viscosimetro di Ubbelohde per misurare la viscosità intrinseca. Calcolare la viscosità relativa dalla seguente equazione:
      
      Nota: Qui η_r è la viscosità relativa, t (s) è il tempo medio della soluzione cupriethylenediamine fibra ramie che fluisce attraverso il viscosimetro di Ubbelohde e t0 (s) è il tempo medio di 0,5 mol/L cupriethylenediamine soluzione fluire attraverso il viscosimetro di Ubbelohde.
   9. Calcolare il valore di PD della fibra ramie dalla seguente equazione:
      
      Nota: Qui [η]' è la viscosità intrinseca, il valore di × C [η] può essere ottenuto da una tabella in cinese GB standard 5888-86 e C' è la concentrazione della soluzione di ramiè fibra cupriethylenediamine.
4. Densità lineare delle fibre
   1. Calcolare la densità lineare delle fibre usando la seguente equazione:
      
      Nota: Qui L_c è la lunghezza di taglio (40 mm), n è il numero di fibre e G (g) è il peso della fibra. Densità lineare delle fibre si riferisce al peso di una fibra lunga 1.000 m sotto ufficiale regain ramiè (12%).
5. Test di proprietà meccanica
   1. Equilibrare i campioni di fibra in condizioni atmosferiche standard (T = 20 ± 2 ° C, U.R. = 65% ± 2%) per 24 h.
   2. Testare la tenacità, allungamento a rottura e lavoro della rottura della fibra utilizzando lo strumento di forza fibra sotto la seguente impostazione di 20 ° C, U.R. 65% e pre-tensionamento di 0,3 cN/dtex. Impostare la distanza di bloccaggio a 20 mm e la velocità decrescente del morsetto inferiore a 20 mm/min^7,15.
6. Valore di COD di sgommatura delle acque reflue
   1. Testare il dentice di sgommatura delle acque reflue secondo standard cinese GB/T 15456-2008 'circolanti raffreddamento acqua-determinazione del COD-potassio permanganato metodo industriale'^7,15.
7. Test di XRD
   1. Ottenere la cristallinità della fibra mediante diffrazione di raggi x. Record di XRD patterns 2 θ = 5-60 ° con un diffrattometro dotato di un monocromatore di grafite e Cu Kα radiazione a λ = 0.154 nm (40 kV, 200 mA).
8. Analisi FTIR
   1. Ottenere il pattern FTIR fibra utilizzando lo spettrometro. Impostare i tempi di esplorazione alle 30, la gamma a 4.000-400 cm^-1e la risoluzione a 8 cm^-1. Determinare i gruppi chimici funzionali in fibra trattata usando analisi FT-IR.

La solubilità di Mg(OH)₂ in acqua distillata e soluzione sgommatura è stata studiata (Figura 1). È stato testato l'effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) il valore di pH e ORP valore (Figura 2) della soluzione sgommatura. La sgommatura resa e gengive residue di fibra degummed sotto vari Mg(OH)₂ tasso di sostituzione sono stati calcolati (Figura 3). Valore di DP, cristallinità, proprietà di trazione della fibra (Figura 4) e valore di COD di acque di scarico (Figura 5) sono stati utilizzati per valutare l'effetto di Mg(OH)₂ su sgommatura. Il modello FTIR di fibra è stato ottenuto (Figura 6). Il contenuto residuo di H₂O₂ della soluzione sgommatura durante il processo di estrazione della fibra è stato testato (Figura 7) e l'effetto della temperatura sgommatura nella seconda fase è indicato nella tabella 1. Il confronto di ossidazione sgommatura (usando fonte sostenibile alcali e NaOH) e tradizionale sgommatura è mostrato nella tabella 2.

Anche se la solubilità di Mg(OH)₂ nella sgommatura soluzione era superiore a quella in acqua distillata a causa dell'effetto di stecca di sgommatura ausiliari, era ancora insufficientemente solubile, e così una proprietà controllata-rilasciato era applicata (Figura 1 ). Quando una fonte controllata-rilasciato alcali è stata utilizzata, il valore del pH della soluzione sgommatura era stabile e in diminuzione con l'aumento del tasso di sostituzione (Figura 2A). La diminuzione del valore ORP era più lenta sotto il più alto tasso di sostituzione (Figura 2B). Gomma residua l'analisi ha rivelato che il rendimento delle gengive sgommatura e residui di fibra aumentato con il tasso di sostituzione; il tasso di sostituzione dovrebbe essere superiore al 60% per impedire l'adesione della fibra. (Figura 3). Il valore di DP, cristallinità e proprietà di trazione della fibra è aumentato con il tasso di sostituzione da 0% a 20%, ma è diminuito all'ulteriore aumento del tasso di sostituzione (Figura 4): questo si spiega con l'eccessiva quantità di gengive che sono state mantenute nella la fibra quando il tasso di sostituzione era oltre il 20%. Quando il tasso di sostituzione è stato fissato al 20%, il valore del pH della soluzione sgommatura era 11,8; e la tenacia, l'allungamento, rottura, valore di DP e il rendimento contenuto emicellulosa di fibra aumentato di 39,82%, 12.13%, 46.15%, 14,89% e 5%, rispettivamente (Figura 2, Figura 3, Figura 4). Inoltre, il valore di COD delle acque reflue sgommatura diminuito del 20% (Figura 5). Nei modelli di FTIR della fibra, i segnali nella regione di 3.400-2.800 cm^-1 e il picco a 2.900 cm^-1 erano dovuto la vibrazione d'allungamento della -CH e -OH in cellulosa e questi segnali ha esistito in tutti i campioni. Il picco del carbonile a 1.730-1.750 cm^-1 è stato attribuito per il C = O stretching di C-OH piegatura di emicellulosa e questo segnale era più forte quando il tasso di sostituzione è stato inferiore, che ha indicato quel emicellulosa può essere rimosso più efficacemente sotto un basso tasso di sostituzione (Figura 6). Contenuto residuo di H₂O₂ aumentata di 3 g/L quando si utilizza l'origine controllata-rilasciato alcali; Tuttavia, il tasso di sostituzione non ha influenzato il residuo contenuto di H₂O₂ all'indirizzo (Figura 7). Quando la fonte di rilascio controllato alcali è stata utilizzata per la sgommatura della, la velocità di decomposizione di H₂O₂ era controllata dalla temperatura sgommatura. Nel periodo iniziale di sgommatura (0 a 60 min), degradazione di cellulosa raramente si è verificato, perché era coperto da gengive. Di conseguenza, era necessaria una grande quantità di radicali liberi e la temperatura dovrebbe essere fissata a 85 ° C. Dopo 60 min, la maggior parte delle gengive sono stati rimossi e la cellulosa è stato esposto alla soluzione sgommatura: la temperatura deve essere portata a 125 ° C per rallentare la velocità di reazione del radicale libero ed impedire la degradazione della cellulosa (tabella 1). Il confronto di ossidazione sgommatura (usando una fonte sostenibile alcali e NaOH) e di sgommatura tradizionale ha rivelato che fibra sgommata in sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato dall'origine di rilascio controllato alcali raggiunto le migliori proprietà ( Tabella 2).

Figura 1. La solubilità di Mg(OH)₂ in acqua distillata e sgommatura soluzione¹⁹. Mg(OH)₂ ha mostrato maggiore solubilità in soluzione sgommatura rispetto che in acqua distillata, a causa dell'effetto sale di sgommatura ausiliari. Mg(Oh)₂ si scioglie nella soluzione di sgommatura lentamente secondo le equazioni chimiche di inserto. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 2. L'effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) su sgommatura proprietà soluzione. (A) il valore del pH della soluzione sgommatura. Quando Mg(OH)₂ è stato utilizzato, il valore del pH della soluzione sgommatura era stabile e in diminuzione con l'aumento del tasso di sostituzione. (B) il valore ORP di sgommatura soluzione¹⁹. La velocità di diminuzione del valore di ORP era più lenta sotto il più alto valore di SR. SR = tasso di sostituzione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 3. L'effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) su sgommatura gengive resa e residui di fibra. L'immagine di inserto Mostra topografie di fibra ramie degummed sotto Mg(OH)₂ tassi di sostituzione di: (a) 0%, (b) 20%, 40% (c), (d) 60%, (e) 80%, (f) 100%¹⁹. Il rendimento delle gengive sgommatura e residui di fibra aumentato con tasso di sostituzione e tasso di sostituzione dovrebbe essere superiore al 60% per impedire l'adesione della fibra. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 4. L'effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) su: (A), il DP valore e cristallinità della fibra; e (B) la trazione proprietà di fibra¹⁹. Valore di DP, cristallinità e proprietà di trazione della fibra è aumentato con SR da 0% a 20%, ma è diminuito con l'ulteriore aumento del tasso di sostituzione. Barre di errore rappresentano la deviazione standard dei dati da 30 test duplicati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 5. L'effetto del tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) il valore di COD di sgommatura delle acque reflue¹⁹. Il valore di COD di sgommatura delle acque reflue è diminuito con l'aumento del tasso di sostituzione. Barre di errore rappresentano la deviazione standard dei dati da 30 test duplicati. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 6. FTIR di fibra sgommata con i vari tassi di sostituzione di Mg(OH)₂¹⁹. I segnali nella regione di 3.400-2.800 cm^-1 e il picco a 2.900 cm^-1 erano dovuto la vibrazione d'allungamento della -CH e -OH in cellulosa; questi segnali erano presenti in tutti i campioni. Il picco del carbonile a 1.730-1.750 cm^-1 è stato attribuito per il C = O stretching di C-OH flessione in emicellulosa; questi segnali sono stati più forti quando SR era più bassa, che ha indicato quel emicellulosa può essere rimosso più efficacemente sotto basso tasso di sostituzione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Nella figura 7. Contenuto residuo di H₂O₂ nella sgommatura soluzione con vari tasso di sostituzione di Mg(OH)₂¹⁹. Residuo di H₂O₂ aumentato quando è stato utilizzato l'origine controllata-rilasciato alcali; Tuttavia, il tasso di sostituzione non ha avuto influenza sul contenuto residuo di H₂O₂ . SR = tasso di sostituzione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Tabella 1. Proprietà di trazione di fibre abrasive sotto vari temperatura nella seconda fase¹⁹. La fibra ha esibito meglio proprietà di trazione sotto alta temperatura abrasivo.

Tabella 2. Confronto di ossidazione sgommatura. Confronto di ossidazione sgommatura (usando fonte sostenibile alcali e NaOH) e fibra di ramiè¹⁹ sgommatura tradizionale. Fibra sgommata in un sistema di perossido di idrogeno di alcali supportato da una fonte di rilascio controllato alcali raggiunto le migliori proprietà. SR = tasso di sostituzione.

L'impostazione della temperatura di tasso e reazione di sostituzione del₂ del Mg(OH) fu il punto chiave del presente protocollo. Tasso di sostituzione di₂ mg(Oh) possa influenzare il valore del pH e quindi la capacità di ossidazione della soluzione sgommatura. Il miglior tasso di sostituzione di₂ Mg(OH) per la sgommatura della ramia era 20%, perché la cellulosa non può ricevere una protezione sufficiente sotto un tasso di sostituzione inferiore al 20%, e una quantità eccessiva di residue gengive (basso valore di DP e cristallinità) sarebbe stata mantenuta in fibra sotto un tasso di sostituzione superiore al 20% (Figura 4A).

La temperatura di reazione possa influenzare il percorso di reazione del perossido di idrogeno. C'erano due reazioni parallele nella sgommatura ossidazione di ramiè: la prima è stata la reazione tra H₂O₂ e le gengive; la seconda è stata la reazione di H₂O₂ e cellulosa, che può causare danni alla cellulosa e diminuire così le proprietà di trazione di degummed fibra. L'aumento della temperatura può indurre l'accelerazione delle due reazioni (la velocità di reazione è aumentato da 2 o 4 volte, con aumento di temperatura a 10 ° C). La crescita della velocità di reazione per H₂O₂ e gengive era molto superiore di H₂O₂ e cellulosa, perché la sua energia di attivazione è superiore, che ha reso più sensibile alle variazioni di temperatura. Nel periodo iniziale di sgommatura (0 a 60 min), degradazione di cellulosa raramente si è verificato, perché era coperto da gengive. Di conseguenza, era necessaria una grande quantità di radicali liberi e la temperatura dovrebbe essere fissata a 85 ° C. Dopo 60 min, la maggior parte delle gengive sono stati rimossi e la cellulosa è stato esposto alla soluzione sgommatura; la temperatura dovrebbe essere portata a 125 ° C per rallentare la velocità di reazione del radicale libero ed impedire la degradazione della cellulosa (tabella 1).

La tecnologia del presente protocollo può essere esteso ad altri settori, quali l'estrazione, candeggio e modifica del materiale vegetale in sistema di perossido di idrogeno di alcali. La temperatura di Mg(OH)₂ sostituzione tasso e la reazione deve essere impostata secondo le condizioni specifiche. Normalmente, il valore del pH e quindi la capacità di ossidazione dell'idrogeno di alcali perossido sistema diminuisce con l'aumentare del tasso di sostituzione. Quando la temperatura di reazione è impostata a 85° C, la reazione del radicale libero svolge il ruolo principale nel sistema e la capacità di forte ossidazione rende il sistema adatto per la dissoluzione del materiale; Quando la temperatura di reazione è stata fissata a 125 ° C, la reazione del radicale libero è stata inibita e una grande quantità di HOO ha esistito nel sistema, che rende il sistema adatto per candeggio¹⁹. La limitazione di questa tecnologia è che il valore del pH del sistema perossido di idrogeno può essere impostato solo a valori tra 10,0-12,0 quando viene utilizzata l'origine controllata-rilasciato alcali.

Abbiamo dimostrato un metodo per migliorare la proprietà di ossidazione degummed ramiè fibra utilizzando Mg(OH)₂ come risorsa sostenibile alcali (tabella 2). Questa tecnologia è ora applicata nella fase pilota, e ci aspettiamo che questa tecnologia continuerà a svilupparsi.

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Questo lavoro è stato supportato da finanziare lo stanziato per il sistema di ricerca di Cina l'agricoltura per Bast e colture di fibra foglia (concessione numero automobili-19), The Cina Accademia di scienze agrarie e progetto di innovazione tecnologica (concessione numero ASTIP-IBFC07), il fondo per l'innovazione per gli studenti laureati in università Donghua (concessione numero 16D 310107), il 'Xiaoping science and technology innovation team' (industrializzazione integrato gruppo R & D di bast fibra biologica sgommatura), Cina Scholarship Council.