ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ МАКУЛАТУРЫ. II. ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ГИДРОГЕЛИ С ВЫСОКОЙ ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ РАСТВОРОВ БУМАЖНОЙ МАКУЛАТУРЫ В ДМАА/LiCl

УДК 677.014.82

  • Александра Михайловна Михаилиди Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна http://orcid.org/0000-0002-0432-2221 Email: amikhailidi@yahoo.com
  • Нина Ефимовна Котельникова Институт высокомолекулярных соединений РАН http://orcid.org/0000-0002-0246-3661 Email: nkotel@mail.ru
DOI_disc_logo https://doi.org/10.14258/jcprm.2021039269
Ключевые слова: гидрогель, отходы, целлюлоза, рентгеноструктурный анализ, морфология

Аннотация

Разработан эффективный процесс переработки бумажной макулатуры – отходов бумаги и картона – при растворении в системе N,N-диметилацетамид/хлорид лития (ДМАА/LiCl) и регенерации из растворов для получения гидрогелей. Предварительную обработку макулатуры проводили путем терморазволокнения макулатурной массы в воде и гомогенизации для получения волокнистых образцов. Растворение волокнистых материалов проводили двумя способами, отличающимися температурой процесса и способом введения реагентов. Регенерацию из растворов осуществляли путем спонтанного гелирования без применения антирастворителей, при комнатной температуре и атмосферном давлении, в результате получены гидрогели, отличающиеся по цветности и прозрачности в зависимости от вида исходного сырья. Охарактеризованы физико-химические свойства гидрогелей. Показано, что они стабильны в водной среде, способны удерживать значительное количество воды (более 4000 масс.%) и являются пористыми системами, что было подтверждено с помощью сканирующей электронной микроскопии. Методом широкоуглового рентгеновского рассеяния установлено, что кристаллографическая структура исходных образцов макулатуры соответствует целлюлозе структурной модификации I. Регенерированные образцы в виде лиофильно-высушенных гидрогелей имеют структуру целлюлозы II. Функциональный состав по данным ИК-Фурье спектроскопии и элементный состав, исследованный с помощью энерго-дисперсионного микрорентгеноспектрального анализа, характеризуют лиофильно-высушенные гидрогели как целлюлозные образцы, содержащие небольшое количество неорганических примесей. Полученные гидрогели имеют систему сквозных пор разного размера, что предопределяет возможность их использования в качестве адсорбентов и активных матриц.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Александра Михайловна Михаилиди, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна

кандидат химических наук, доцент кафедры технологии полиграфического производства, доцент кафедры теоретической и прикладной химии

Нина Ефимовна Котельникова, Институт высокомолекулярных соединений РАН

доктор химических наук, ведущий научный сотрудник

Литература

Volkova A.V. Rynok utilizatsii otkhodov. Doklad NIU VShE. [Waste disposal market. HSE report]. Moscow, 2018, 87 p. (in Russ.).

Ünlü C.H. Carbohydr. Polym., 2013, vol. 97, no. 1, p. 159. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.04.039.

Hospodarova V., Stevulova N., Briancin J., Kostelanska K. Buildings, 2018, vol. 8, no. 43, p. 1. DOI: 10.3390/buildings8030043.

Pang S.C., Chin S.F., Yih V. Adv. Mat. Lett., 2011, vol. 2, no. 2, p. 118. DOI: 10.5185/amlett.2011.1203.

Campano C., Miranda R., Merayo N., Negro C., Blanco A. Carbohydr. Polym., 2017, vol. 173, p. 489. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.05.073.

Tang Y., Shen X., Zhang J., Guo D., Kong F., Zhang N. Carbohyd. Polym., 2015, vol. 125, p. 360. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.02.063.

Danial W.H., Majid Z.A., Muhid M.N.M., Triwahyono S., Bakar M.B., Ramli Z. Carbohydr. Polym., 2015, vol. 118, p. 165. DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.10.072.

Nguyen S.T., Feng J., Kai Ng Sh., Wong J.P.W., Tan V.B.C., Duong H.M. Colloids and Surfaces, Ser. A., 2014, vol. 445, p. 128. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2014.01.015.

Duong H.M., Le D.Kh., Thai Q.B., Luu Th.Ph., Do N.H. Thermal behaviour and applications of carbon-based na-nomaterials. Amsterdam: Elsevier, 2020, pp. 221–269. DOI: 10.1016/b978-0-12-817682-5.00009-x.

Cellulose aerogels from recycled waste: Reports. Climate technology centre & network, no. ational University of Sin-gapore, 2015.

Jin C., Han S., Li J., Sun Q. Carbohydr. Polym., 2015, vol. 123, no. 5, p. 150. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.01.056.

Fan P., Yuan Y., Ren J., Yuan B., He Q. et al. Carbohydr. Polym., 2017, vol. 162, p. 108. DOI: 10.1016/j.carbpol.2017.01.015.

Feng J.D., Nguyen S.T., Duong H.M. Adv. Mater. Res., 2014, vol. 936, p. 938. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.936.938.

Zhang Sh., Zhang F., Jin L., Liu B., Mao Y., Ya L.J. Cellulose, 2019, vol. 26, p. 5177. DOI: 10.1007/s10570-019-02434-9.

Fridrihsone V., Zoldners J., Skute M., Grinfelds U., Filipova I. et al. Key Eng. Mater., 2019, vol. 800, p. 138. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.800.138.

Kotelnikova N.E., Bykhovtsova Yu.V., Mikhailidi A.M., Saprykina N.N. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2015, vol. 41, no. 7, p. 700. DOI: 10.1134/s1068162015070067.

Kotelnikova N.E., Mikhailidi A.M., Martakova Yu.V. Polymer Science, Ser. A, 2017, vol. 59, no. 1, p. 76. DOI: 10.1134/s0965545x17010084.

Patent 101649574B (CN). 2010.

Martakova Yu.V. Gidrogeli na osnove rastitel'nykh tsellyuloz i ikh kompozity s nanochastitsami serebra: Dis. … kand. khim. nauk. [Hydrogels based on plant celluloses and their composites with silver nanoparticles: Dis. ... Cand. chem. sciences]. Syktyvkar, 2018, 153 p. (in Russ.).

Karim Saurov Sh., Mikhailidi A., Svedstrom K., Kotelnikova N. Cellulose Chem. Technol., 2019, vol. 53, no. 9‒10, p. 885. DOI: 10.35812/cellulosechemtechnol.2019.53.86.

Scherrer P. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Berlin, 1918, pp. 98–100.

Varepo L.G. Fundamental'nyye issledovaniya, 2007, no. 12-2, p. 279. (in Russ.).

Mikhailidi A., Karim Saurov Sh., Andersson S., Kotelnikova N. TAPPI J., 2018, vol. 17, no. 2, p. 81. DOI: 10.32964/tj17.02.81.

Segal L., Creely J.J., Martin Jr. A.E., Conrad C.M. Text. Res. J., 1959, vol. 29, no. 10, p. 786. DOI: 10.1177/004051755902901003.

Mansikkamäki P., Lahtinen M., Rissanen K. Cellulose, 2005, vol. 12, p. 233. DOI: 10.1007/s10570-004-3132-1.

Awadel-Karim S., Nazhad M.M., Paszner L. Holzforschung, 1999, vol. 53, no. 1, p. 1. DOI: 10.1515/hf.1999.001.

del Cerro D.R., Koso T.V., Kakko T., King A.W.T., Kilpeläinen I. Cellulose, 2020, vol. 27, p. 5545. DOI: 10.1007/s10570-020-03044-6.

Wittmar A.S.M., Koch D., Prymak O., Ulbricht M. ACS Omega, 2020, vol. 5, no. 42, p. 27314. DOI: 10.1021/acsomega.0c03632.

Beushev A.A., Skurydin Yu.G., Skurydina Ye.M., Beusheva O.S., Kon'shin V.V. Polzunovskiy vestnik, 2016, no. 2, p. 192. (in Russ.).

Konturri E. Lecture 2. CHEM-E2140 - Cellulose-Based Fibres. Aalto University. Finland, 2015.

Yan Ch.-F., Yu H.-Y., Yao J.-M. Cellulose, 2015, vol. 22, p. 3773. DOI: 10.1007/s10570-015-0761-5.

Ling Zh., Chen Sh., Zhang X., Takabe K., Xu F. Sci. Rep., 2017, vol. 7, 10230. DOI: 10.1038/s41598-017-09885-9.

Garside P., Wyeth P. Studies in Conservation, 2003, vol. 48, no. 4, p. 269. DOI: 10.1179/sic.2003.48.4.269.

Neto W.P.F., Putaux J.-L., Mariano M., Ogawa Y., Otaguro H., Pasquini D., Dufresne A. RSC Advances, 2016, vol. 6, no. 79, p. 76017. DOI: 10.1039/c6ra16295a.

Han J., Zhou Ch., French A.D., Han G., Wu Q. Carbohydr. Polym., 2013, vol. 94, p. 773. DOI: 10.1016/j.carbpol.2013.02.003.

Опубликован
2021-09-27
Как цитировать
1. Михаилиди А. М., Котельникова Н. Е. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ МАКУЛАТУРЫ. II. ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ГИДРОГЕЛИ С ВЫСОКОЙ ВОДОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ РАСТВОРОВ БУМАЖНОЙ МАКУЛАТУРЫ В ДМАА/LiCl // Химия растительного сырья, 2021. № 3. С. 83-98. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/9269.
Выпуск
№ 3 (2021)
Раздел
Биополимеры растений

Copyright (c) 2021 Химия растительного сырья

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:

1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.

3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.