PREPARATION OF MICROCRYSTALLINE CELLULOSE DIRECTLY FROM WOOD UNDER MICROWAVE IRRADIATION
Abstract
The influence of the composition of solutions of peracetic acid on a change the characteristics of cellulose during the oxidative-hydrolytic destruction of aspen and pine wood under microwave irradiation has been investigated. Samples of the prepared cellulose were characterized by means of viscometry, X-ray diffraction and IR spectroscopy. It was found that the main factor determining the rate of destruction of cellulose to low degree of polymerization values in acid medium at the initial concentration of peracetic acid not exceeding 15% and initial concentration of hydrogen peroxide no more than 3 mol dm-3 is the concentration of sulfuric acid. The disordering effect of microwave irradiation on the crystallites of cellulose under its preparation from pine wood at the sulfuric acid concentration of 0.06 mol dm-3 and increasing the duration of oxidative-hydrolytic treatment from 1 to 2 h has been revealed. It is shown that the characteristics of the products prepared from aspen and pine wood by oxidative-hydrolytic treatment with 15% peracetic acid under microwave irradiation at the process duration of 1.5–2 h and the sulfuric acid concentration of 0.3–0.7 mol dm-3 correspond to partially oxidized microcrystalline cellulose.
Downloads
Metrics
References
Battista O.A., Smith P.A. Microcrystalline cellulose // Industrial and Engineering Chemistry. 1962. Vol. 54, N9. Pp. 20–29.
Patent 2978446 (US). Level-off D.P. cellulose products / O.A. Battista, P.A. Smith. 1961.
Patent 2313261 (CA). Process for preparing a high purity chemical-free microcrystalline cellulose from a chemically produced cellulose / P. Jollez, E. Chornet. 1999.
Patent 4745058 (US). Method for producing cellulosic fibers and microcrystalline cellulose / P.M. Townsley. 1988.
Oliveira R.L. de, Barud H.S., Assunção R.M.N. de, Meireles C.S., Carvalho G.O., Filho R.G., Messaddeq Y., Ribeiro S.J.L. Synthesis and characterization of microcrystalline cellulose produced from bacterial cellulose // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2011. Vol. 106. N3. Pp. 703–709.
Patent 101914859 (CN). Method for extracting microcrystalline cellulose from sea squirts and preparing lyotropic cholesteric crystal / P. Guangzhe, Z. Lihong, S. Guangjie, L. Jianrong, K. Tsunehisa. 2012.
Patent 7005514 (US). Process for preparing microcrystalline cellulose / X.T. Nguyen. 2006.
Patent 2377732 (CA). Treatment of pulp to produce microcrystalline cellulose / D. Schaible, B. Sherwood // 2001.
Казакова Е.Г., Демин В.А. Новый способ получения микрокристаллической целлюлозы // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. Вып. 3. С. 502–505.
Patent 4645541 (US). Method of producing level off DP microcrystalline cellulose and glucose from lignocellulosic material / E.A. DeLong. 1987.
Кочева Л.С., Карманов А.П. Новые способы получения микрокристаллической целлюлозы // Химия и техно-логия растительных веществ : материалы II Всероссийской конференции. Казань, 2002. С. 140.
Gaonkar S.M., Kulkarni P.R. Microcrystalline cellulose from coconut shells // Acta Polymerica. 1989. Vol. 40, N4. Pp. 292–293.
Ejikeme P.M. Investigation of the physicochemical properties of microcrystalline cellulose from agricultural wastes I: orange mesocarp // Cellulose. 2008. Vol. 15, N1. Pp. 141–147.
El-Sakhawy M., Hassan M.L. Physical and mechanical properties of microcrystalline cellulose prepared from agricul-tural residues // Carbohydrate Polymers. 2007. Vol. 67, N1. Pp. 1–10.
Mohamad Haafiz M.K., Eichhorn S.J., Hassan A., Jawaid M. Isolation and characterization of microcrystalline cellu-lose from oil palm biomass residue // Carbohydrate Polymers. 2013. Vol. 93, N2. Pp. 628–634.
Patent 102808347 (CN). Preparation method for microcrystalline cellulose / Du Junqi. 2012.
Patent 101413016 (CN). Method for preparing microcrystalline cellulose and cellulose fuel ethanol by separating fur-fural residue / J. Jianxin, F. Yue, W. Kun, S. Runcang, S. Yadong, Z. Liwei. 2009.
Patent 5346589 (US). Crystalline cellulose production / E.L. Braunstein, R.L. Dostie, K.H. Germano, S.C. Lamb, C.S. Penet, P.B. Richards. 1994.
Patent 6392034 (US). Microcrystalline cellulose / S. Trusovs. 2002.
Patent 3388119 (US). Non-fibrous particulate cellulose and method of making same / M.M. Cruz Jr. 1968.
Кузнецова С.А., Кузнецов Б.Н., Александрова Н.Б., Данилов В.Г., Жижаев А.М. Получение арабиногалактана, дигидрокверцетина и микрокристаллической целлюлозы с использованием механохимической активации // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13, №2. С. 261–269.
Бармин М. И., Гребенкин А.Н., Бойко А.И., Иванова Е.Е., Картавых В.П., Кононеко В.П., Мельников В.В. По-лучение микрокристаллической целлюлозы из отходов льнопроизводства // Известия высших учебных заве-дений. Химия и химическая технология. 2004. Т. 47, вып. 3. С. 156–158.
Сарымсаков А.А., Балтаева М.М., Набиев Д.С., Рашидова С.Ш., Югай С.М. Диспергированная микрокристал-лическая целлюлоза и гидрогели на ее основе // Химия растительного сырья. 2004. №2. С. 11–16.
Патент 2137779 (РФ). Способ получения порошковой целлюлозы / Б.Ф. Куковицкий, В.А. Демин. 1999.
Kuznetsov B.N., Kuznetsova S.A., Danilov V.G., Yatsenkova O.V., Petrov A.V. A green one-step process of obtain-ing microcrystalline cellulose by catalytic oxidation of wood // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis. 2011. Vol. 104, N2. Pp. 337–343.
Данилов В.Г., Яценкова О.В., Грязина Е.Ф., Кузнецов Б.Н. Изучение каталитической окислительной делигни-фикации автогидролизованной древесины осины // Новые достижения в химии и химической технологии рас-тительного сырья : материалы V Всероссийской конференции. Барнаул, 2012.С. 83–85.
Вшивкова И.А., Каретникова Н.В., Пен Р.З., Бывшев А.В. Делигнификация пшеничной соломы пероксидом водорода с целью получения микрокристаллической целлюлозы // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья : материалы V Всероссийской конференции. Барнаул, 2012.С. 79–80.
Шарков В.И., Куйбина Н.И., Соловьева Ю.П., Павлова Т.А. Количественный химический анализ раститель-ного сырья. М., 1976. 72 с.
Кушнир Е.Ю., Аутлов С.А., Базарнова Н.Г. Приготовление надуксусной кислоты для делигнификации расти-тельного сырья // «Мәңгілік ел» – Қазақстан білімі мен ғылымын жаңғыртудың уәждемесі» атты «Аманжолов окулары-2014»: Халық. ғыл.-тәжір. конф. материалдарының жинағы. 2-бөлім. ϴскемен: С. Аманжолов атындағы ШҚМУ «Берел» баспасы, 2014. Б. 63–66.
Ястребинский А.А. Исследование надмолекулярной структуры целлюлозных материалов методом рентгенов-ской дифракции больших и малых углов // Методы исследования целюллозы / под ред. В.П. Карливана. Рига, 1981. С. 44–55.
Poljak A. Holzaufschluß mit Peressigsäure II. Cellulosebestimmung mit Peressigsäure // Holzforschung. 1951. Vol. 5, N2. Pp. 31–33.
Кушнир Е.Ю., Аутлов С.А. Влияние микроволнового излучения на процесс делигнификации древесины оси-ны надуксусной кислотой // Труды молодых ученых Алтайского государственного университета : материалы XXXVI научной конференции. Барнаул, 2009. Вып. 6. С. 138–139.
Кушнир Е.Ю., Аутлов С.А., Базарнова Н.Г. Получение микрокристаллической целлюлозы из волокна льна-кудряша под воздействием микроволнового излучения // Труды молодых ученых Алтайского государствен-ного университета : материалы XXXIX научной конференции. Барнаул, 2012. Вып. 9. С. 153–154.
Гальбрайх Л.С. Целлюлоза и ее производные // Соросовский образовательный журнал. 1996. №11. С. 47–53.
Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. Химия древесины и синтетических полимеров. СПб., 1999. 628 с.
Аким Э.Л. Реакционная способность и физическое состояние целлюлозы (обзор) // Химия древесины. 1984. №4. С. 3–17.
Филипп Б., Штеге Х.-Х. Влияние различных параметров реакции на гетерогенный гидролитический распад целлюлозы при получении микрокристаллического целлюлозного порошка // Химия древесины. 1976. №2. С. 3–9.
Петропавловский Г.А., Котельникова Н.Е. Микрокристаллическая целлюлоза (обзор) // Химия древесины. 1979. №6. С. 3–21.
Некрасов Д.В., Федорова О.И., Цедрик Т.П., Болтовский В.С. Влияние электромагнитного поля сверхвысоких частот на целлюлозу // Весцi АН Беларусi. Серыя хімічных навук. 1995. №2. С. 57–61.
Базарнова Н.Г., Карпова Е.В., Катраков И.Б., Маркин В.И., Микушина И.В., Ольхов Ю.А., Худенко С.В. Ме-тоды исследования древесины и ее производных. Барнаул, 2002. 160 с.
Жбанков Р.Г. Инфракрасные спектры целлюлозы и ее производных. Минск, 1964. 338 с.
Капуцкий Ф.Н., Герт Е.В., Торгашов В.И., Зубец О.В. Гидрогели медицинского назначения, полученные пу-тем окислительно-гидролитической модификации целлюлозы // Химические волокна. 2005. №6. С. 59–62.
Латош М.В., Алексеев А.Д., Резников В.М. Механизм процесса окисления древесины и ее компонентов пере-кисью водорода. 1. Превращения перекиси водорода при окислении древесины в щелочной среде // Химия древесины. 1980. №2. С. 38–42.
Brasileiro L.B., Colodette J.L., Piló-Veloso D. A utilização de perácidos na deslignificação e no branqueamento de polpas celulósicas // Química Nova. 2001. Vol. 24. N6. Pp. 819–829.
Jääskeläinen A.S., Tapanila T., Poppius-Levlin K. Carbohydrate reactions in peroxyacetic acid bleaching // Journal of Wood Chemistry and Technology. 2000. Vol. 20, N1. Pp. 43–59.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
The authors, which are published in this journal, agree to the following conditions:
1. Authors retain the copyright to the work and transfer to the journal the right of the first publication along with the work, at the same time licensing it under the terms of the Creative Commons Attribution License, which allows others to distribute this work with the obligatory indication of the authorship of this work and a link to the original publication in this journal .
2. The authors retain the right to enter into separate, additional contractual agreements for the non-exclusive distribution of the version of the work published by this journal (for example, to place it in the university depository or to publish it in a book), with reference to the original publication in this journal.
3. Authors are allowed to post their work on the Internet (for example, in a university repository or on their personal website) before and during the review process of this journal, as this may lead to a productive discussion, as well as more links to this published work.
