Jauns sasniegums džutas celulozes ekstrakcijā: sērskābes reaktora procesa analīze

Kā dabiskai augu šķiedrai, džutas šķiedrai ir daudz priekšrocību, piemēram, augsta raža, zema cena un lieliskas mehāniskās īpašības. To plaši izmanto dekorēšanai, iesaiņošanai, tekstilizstrādājumiem, medicīniskiem un citiem laukiem. Tomēr papildus celulozei, džutas šķiedra satur arī tādus piemaisījumus kā hemiceluloze, lignīns un pektīns. Šo piemaisījumu klātbūtne ierobežo džutas šķiedras pielietojumu augstas klases laukos. Tāpēc efektīva džutas celulozes ekstrakcija ir kļuvusi par atslēgu, lai palielinātu džutas šķiedras pievienoto vērtību. Pašlaik ķīmiskās, fizikālās un bioloģiskās metodes ir bieži sastopamas celulozes sagatavošanas metodes, taču tām visiem ir tādi defekti kā ilgs sagatavošanas process, daudzi žāvēšanas posmi un liels enerģijas patēriņš. Turklāt augstām skābes un sārmu koncentrācijām ir liela ietekme uz celulozes polimerizācijas pakāpi un struktūru augstas temperatūras apstākļos, ietekmējot celulozes pielietojuma veiktspēju. Uz šī fona radās sērskābes reaktora process, radot jaunus sasniegumus džutas celulozes ekstrakcijā.

Sērskābes metodes pamatprincips celulozes ekstrahēšanai ir hidrolizēt džutas šķiedru ar sērskābi, lai noņemtu nekristālisko reģionu celulozes struktūrā, tādējādi iegūstot celulozi ar augstu kristāliskumu. Sulfurskābes hidrolīze var ne tikai noārdīt celulozes nekristālisko reģionu, bet arī uz celulozes virsmas ieviest lādētas sulfāta pus ekstrekcijas grupas, kas palīdz uzlabot celulozes izkliedi un stabilitāti.

I) tradicionālās ekstrakcijas metodes
Pašlaik džutas šķiedru tradicionāli izmanto plašā lauku diapazonā, un tās ekstrakcijas metodes galvenokārt ietver ķīmisko metodi, fizisko metodi, bioloģisko metodi vai vairāku metožu kombināciju. Piemēram, džutas celulozes ražošanas process ar tradicionālo ķīmisko metodi ir šķiedru priekšapstrāde - augstas temperatūras sārmu vārīšana - nātrija hlorīta apstrāde - sārmu apstrāde - ūdens mazgāšana - žāvēšana - celuloze.
Ii) ierobežojumi
Tradicionālajām metodēm ir daudz defektu. Sagatavošanas process ir ilgs un ietver vairākas darbības, kas padara visu ekstrakcijas procesu laikietilpīgu; Ir daudz žāvēšanas pakāpienu, kas palielina enerģijas patēriņu; Enerģijas patēriņš ir augsts, un augstas koncentrācijas skābes un sārmu izmantošanai augstas temperatūras apstākļos ir ne tikai augstas prasības uz aprīkojumu, bet arī liela ietekme uz celulozes polimerizācijas pakāpi un struktūru, tādējādi ietekmējot celulozes pielietojuma veiktspēju.

I) Procesa plūsma
1. Pirmsapstrāde:
• Sasmalciniet džutas šķiedru atbilstoši daļiņu lielumam (piemēram, 0. 180 mm siets) turpmākai apstrādei. • Izmantojiet ūdeni vai citus šķīdinātājus, lai noņemtu ūdeni šķīstošos komponentus džutas šķiedrā.
2. Celulozes ekstrakcija:
• Ievietojiet iepriekš apstrādāto džutas šķiedras pulveri reaktorā un pievienojiet sērskābes šķīdumu (piemēram, 2% -3% sērskābes).
• Reaģējiet noteiktā temperatūrā (piemēram, 40 grādos) un laiku (piemēram, 1 stundu), un pārliecinieties, ka reakcija tiek pilnībā veikta, izmantojot kondensāta refluksa ierīci.
• Pēc reakcijas pabeigšanas atlikumu vairākas reizes nomazgājiet ar lielu daudzumu ūdens, līdz tas ir neitrāls.
3. attīrīšana:
• vairākas reizes nomazgājiet ekstrahēto celulozi ar lielu daudzumu ūdens, līdz tas ir neitrāls, lai noņemtu atlikušo skābi un piemaisījumus.
• Iegūstiet tīru celulozi, filtrējot un žāvējot (piemēram, žāvēšana ar 60 grādiem).

Ii) galvenie parametri
• Temperatūra: skābes apstrādes temperatūra tiek kontrolēta 50 grādu -60 pakāpē. Temperatūrai ir būtiska ietekme uz reakcijas ātrumu un piemaisījumu noņemšanas efektu. Pārāk augsta temperatūra var izraisīt celulozes sadalīšanos, savukārt pārāk zema temperatūra palēninās reakcijas ātrumu.
• Laiks: skābes ārstēšanas izolācijas laiks ir 45min -90 min. Ja laiks ir pārāk īss, piemaisījumi netiks rūpīgi noņemti; Ja laiks ir pārāk garš, var tikt ietekmēta celulozes veiktspēja.
• Vannas attiecība: vannas attiecība parasti ir 1: 10-1: 20. Piemērots vannas attiecība var nodrošināt, ka džutas šķiedra ir pilnībā saskare ar apstrādes šķidrumu un uzlabo ārstēšanas efektu.
• sērskābes deva: sērskābes devu nosaka atbilstoši procesa prasībām, parasti 6G/L -8 G/L. Pārmērīga sērskābes deva palielinās izmaksas un var izraisīt iekārtas koroziju; Pārāk maz sērskābes devas izraisīs sliktu piemaisījumu noņemšanu.

I) īsa procesa plūsma
Salīdzinot ar tradicionālajām metodēm, sērskābes reaktora procesa plūsma ir vienkāršāka un samazina nevajadzīgus soļus, tādējādi saīsinot sagatavošanas laiku un uzlabojot ražošanas efektivitāti.
Ii) zems enerģijas patēriņš
Procesam ir mazāk žāvēšanas pakāpienu, un visi procesi tiek darbināti normālā spiedienā, kas samazina enerģijas patēriņu. Tajā pašā laikā tiek izmantotas videi draudzīgas piedevas, un ķīmisko piedevu daudzums ir mazs, kas vēl vairāk samazina ražošanas izmaksas.
(Iii) augsts piemaisījumu noņemšanas ātrums
Pēc sērskābes reaktora procesa ārstēšanas piemaisījumu noņemšanas efekts džutas šķiedrā ir labs, jo īpaši lignīna un hemicelulozes noņemšanas efekts ir nozīmīgs. Piemēram, pēc bioloģiskās ķīmiskās kombinētās ārstēšanas hemicelulozes saturs džutas šķiedrā tika samazināts no 10,21%līdz 5,35%, kas ir samazinājums par 47,6%; Lignīna saturs tika samazināts no 8,25%līdz 7,43%, kas ir par 9,66%samazinājumu, tādējādi palielinot celulozes saturu džutas šķiedrā par 8,39%.
(Iv) Nav bojājuma celulozes struktūrai un veiktspējai
Šim procesam radītajam celulozei ir augsts -celulozes saturs un tā nesabojā celulozes struktūru un veiktspēju, tādējādi nodrošinot celulozes kvalitāti un pielietojumu.

Sērskābes reaktora process ir devis jaunus sasniegumus džutas celulozes ekstrakcijas jomā ar ievērojamām priekšrocībām, piemēram, īsa procesa plūsmu, zemu enerģijas patēriņu, augstu piemaisījumu noņemšanas ātrumu un bez bojājumiem celulozes struktūrai un veiktspējai. Salīdzinot ar tradicionālajiem procesiem, šis process var efektīvāk iegūt džutas celulozi, samazināt ražošanas izmaksas un uzlabot produktu kvalitāti, un tam ir plašas lietojumprogrammu izredzes.
Paredzams, ka nākotnē, nepārtraukti attīstot un inovācijas tehnoloģijās, sērskābes reaktora process tiks vēl vairāk optimizēts un uzlabots. Piemēram, var pētīt efektīvākas reaktora struktūras un darbības apstākļus, lai uzlabotu reakcijas efektivitātes un piemaisījumu noņemšanas efektus; Lai vēl vairāk samazinātu ražošanas izmaksas, var izstrādāt jaunus bioenzīmu preparātus; Atkritumu apstrādi un pārstrādi procesā var stiprināt, lai sasniegtu zaļo ražošanu. Tiek uzskatīts, ka tuvākajā nākotnē sērskābes reaktora process tiks plašāk izmantots džutas šķiedru rūpniecībā, veicinot džutas šķiedru rūpniecības attīstību augstas klases un zaļos virzienos.