НОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОФИБРИЛЛИРОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ

УДК 547.458.8

  • Ольга Владимировна Яценкова Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Андрей Михайлович Скрипников Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Антон Александрович Карачаров Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Елена Валентиновна Мазурова Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Сергей Александрович Воробьев Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
  • Борис Николаевич Кузнецов Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Ключевые слова: древесина ели, пероксидная делигнификация, сернокислотный катализатор, целлюлоза, кислотный гидролиз, ультразвуковая обработка, микрофибриллированная целлюлоза

Аннотация

Описан новый метод получения микрофибриллированной целлюлозы, включающий стадии получения целлюлозы пероксидной делигнификацией древесины ели в среде «уксусная кислота – вода – катализатор H2SO4», кислотного гидролиза, ультразвуковой обработки и лиофильной сушки полученной целлюлозы. Строение целлюлозы и микрофибриллированной целлюлозы (МФЦ) изучено методами ИК, РФА, СЭМ, АСМ, динамического рассеяния света. Размер частиц конечного целлюлозного продукта является характерным для микрофибриллированной целлюлозы по классификации TAPPI Standard WI 3021. Частицы МФЦ имеют достаточно высокий поверхностный заряд, а ее водные коллоиды устойчивы в течение длительного времени. Согласно данным АСМ, поверхность пленки микрофибриллированной целлюлозы сформирована частицами диаметром около 80 нм и не содержит посторонних включений.

Предложенный новый метод получения МФЦ из древесины ели является менее энергозатратным и более экологически безопасным, по сравнению с традиционными технологиями за счет одностадийного получения высококачественной целлюлозы без использования серо- и хлорсодержащих делигнифицирующих агентов, повышенного давления, больших затрат воды.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Ольга Владимировна Яценкова, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Андрей Михайлович Скрипников, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

младший научный сотрудник

Антон Александрович Карачаров, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, научный сотрудник

Елена Валентиновна Мазурова, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, научный сотрудник

Сергей Александрович Воробьев, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, научный сотрудник

Борис Николаевич Кузнецов, Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

доктор химических наук, профессор, заместитель директора, заведующий лабораторией

Литература

Moon R.J., Martini A., Nairn J., Simonsen J., Youngblood J. Chem Soc Rev., 2011, vol. 40, pр. 3941–3994. DOI: 10.1039/C0CS00108B.

Osong S.H., Norgren S., Engstrand P. Cellulose, 2016, vol. 23, pр. 93–123. DOI: 10.1007/s10570-015-0798-5.

Charreau H., Foresti M.L., Va´zquez A. Recent Pat Nanotechnol., 2013, vol. 7(1), pp. 56–80. DOI: 10.2174/1872210511307010056.

Zhou S., Liu P., Wang M., Zhao H., Yang J., Xu F. ACS Sustainable Chem. Eng., 2016, vol. 4 (12), pp. 6409–6416. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b01075.

Du H., Liu W., Zhang M., Si Ch., Zhang X., Li B. Carbohydrate Polymers, 2019, vol. 209, pp. 130–144. DOI: 10.1016/j.carbpol.2019.01.020.

Lepetit A., Drolet R., Tolnai B., Montplaisir D., Lucas R., Zerrouki R. Cellulose, 2017, vol. 24, no. 10, pp. 4303–4312. DOI: 10.1007/s10570-017-1429-0.

Lavoine N., Desloges I., Dufresne A., Bras J. Carbohydrate Polymers, 2012, vol. 90, pр. 735–764. DOI: 10.1016/j.carbpol.2012.05.026.

Spence K.L., Venditti R.A., Rojas O.J., Habibi Y., Pawlak J.J. Cellulose, 2011, vol. 18, pp. 1097–1111. DOI: 10.1007/s10570-011-9533-z.

Siqueira G., Tapin-Lingua S., Bras J., Da Silva Perez D., Dufresne A. Cellulose, 2010, vol. 18(1), pp. 57–65. DOI: 10.1021/bm700769p.

Saito T., Nishiyama Y., Putaux J.-L., Vignon M., Isoga A. Biomacromolecules, 2006, vol. 7 (6), pp. 1687–1691. DOI: 10.1021/bm060154s.

Qing Y., Sabo R., Zhu J.Y., Agarwal U., Cai Z., Wu Y. Carbohydrate Polymers, 2013, vol. 97(1), pp. 226–234. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.04.086.

Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Danilov V.G., Yatsenkova O.V., Petrov A.V. Reaction Kinetics Mechanisms and Catysis, 2011, vol. 104, pp. 337–343. DOI: 10.1007/s11144-011-0354-8.

Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Levdansky V.A., Levdansky A.V., Vasil’eva N.Yu., Chesnokov N.V., Ivanchen-ko N.M., Djakovitch L., Pinel C. Wood Science and Technology, 2015, vol. 49, no. 4, pp. 825–843. DOI: 10.1007/500226-015-0723-y.

Wadenbäck J., Clapham D.H, Gellerstedt G., Arnold S. Holzforschung, 2004, vol. 58(2), pp. 107–115. DOI: 10.1515/HF.2004.015.

Sjöström E., Alen R. Analytical methods of wood chemistry. Pulping and papermaking. Berlin: Springer-Verlag, 1999, 318 p.

Nascimento S.A., Rezende C.A. Carbohydrate Polymers, 2018, vol. 180, pp. 38–45. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.09.099.

Carbohydrate composition of extractive-free wood and wood pulp by gas-liquid chromatography (Reaffirmation of T 249 сm-09). Tappi, 2009.

Ruiz-Matute A.I., Hernandez-Hernandez O., Rodriguez-Sanchez S., Sanz M.L., Martinez Castro I. J. Chromatogr. B., 2011, vol. 879, pp. 1226–1240. DOI: 10.1016/j.jchromb.2010.11.013.

Park S., Baker J.O., Himmel M.E., Parilla P.A., Jonson D.K. Biotechnology and Biofuels, 2010, vol. 3, p. 10. DOI: 10.1186/1754-6834-3-10.

Elazzouzi-Hafraou S., Nishiyama Y., Putaux J.-L., Heux L., Dubreuil F., Rochas C. Biomacromolecules, 2008, vol. 9(1), pp. 57–65. DOI: 10.1021/bm700769p.

Hallac B.B., Ragauskas A.J. Biofuels Bioprod Bioref., 2011, vol. 5, pp. 215–225. DOI: 10.1002/bbb.269.

GOST 2789-73 (Rekomendatsiya ISO R 286). Sherokhovatost' poverkhnosti. Parametry i kharakteristiki. [GOST 2789-73 (Recommendation ISO R 286). Surface roughness. Parameters and characteristics]. Moscow, 2006, 7 p. (in Russ.).

Xu F., Yu J., Tesso T., Dowell F., Wang D. Applied Energy, 2013, vol. 104, pp. 801–809. DOI: 10.1016/j.apenergy.2012.12.019.

Ghaffar S.H., Fan M. Biomass and Bioenergy, 2013, vol. 57, pp. 264–279. DOI: 10.1016/j.biombioe.2013.07.015.

Carrillo I., Mendonça R.T., Ago M., Rojas O.J. Cellulose, 2018, vol. 25, pp. 1011–1029. DOI: 10.1007/s10570-018-1653-2.

Carrillo F., Colom X., Sunol J.J., Saurina J. European Polymer Journal, 2004, vol. 40, pp. 2229–2234. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2004.05.003.

Ishankhodzhayeva M.M., Golen'kov S.V., Derkacheva O.Yu. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2014, no. 3, pp. 105–110. (in Russ.).

Åkerholm M., Hinterstoisser B., Salmén L. Carbohydr. Res., 2004, vol. 339, pp. 569–578. DOI: 10.1016/j.carres.2003.11.012.

Ioyelovich M.Ya. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2016, no. 3, pp. 5–10. DOI: 10.14258/jcprm.2016031210 (in Russ.).

Ago M., Endo T., Hirotsu T. Cellulose, 2004, vol. 11, pp. 163–167. DOI: 10.1023/B:CELL.0000025423.32330.fa

Phanthong P., Karnjanakom S., Reubroycharoen P., Hao X., Abudula A., Guan G. Cellulose, 2017, vol. 24, pp. 2083–2093. DOI: 10.1007/s10570-017-1238-5.

Aulin C., Ahola S., Josefsson P., Nishino T., Hirose Y., Osterberg M. et al. Langmuir, 2009, vol. 25(13), pp. 7675–7685. DOI: 10.1021/la900323n.

Li X., Li J., Gong J., Kuang Y., Mo L., Song T. Carbohydrate Polymers, 2018, vol. 183, pp. 303–310. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.12.085.

Xiao Sh., Gao R., Lu Y., Li J., Sun Q. Carbohydrate Polymers, 2015, vol. 119, pр. 202–209. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.11.041.

Hishikawa Y., Togawa E., Kondo T. ACS Omega, 2017, vol. 2, pp. 1469−1476. DOI: 10.1021/acsomega.6b00364

Nuruddin M., Hosur M., Uddin M.J., Baah D., Jeelani S. J. Appl. Polym. Sci., 2016, vol. 133(9), p. 42990. DOI: 10.1002/app.42990.

Shankar Sh., Rhim J.-W. Carbohydrate Polymers, 2016, vol. 135, pp. 18–26. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.08.082.

Gong J., Li J., Xu J., Xiang Z., Mo L. RSC Adv., 2017, vol. 7, pp. 33486–33493. DOI: 10.1039/C7RA06222B.

Pang J.H., Wu M., Zhang Q.H., Tan X., Xu F., Zhang X.M., Sun R.C. Carbohydrate Polymers, 2015, vol. 121, pр. 71–78. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.11.067.

Niu F., Li M., Huang Q., Zhang X., Pan W., Yang J., Li J. Carbohydrate Polymers, 2017, vol. 165, pp. 197–204. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.02.048.

Опубликован
2020-03-05
Как цитировать
1. Яценкова О. В., Скрипников А. М., Карачаров А. А., Мазурова Е. В., Воробьев С. А., Кузнецов Б. Н. НОВЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОФИБРИЛЛИРОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ // Химия растительного сырья, 2020. № 1. С. 303-314. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/6105.
Выпуск
Раздел
Технологии