Abstrakt:Fir den net-degradéierbare Polyvinylalkohol (PVA) Schlamm z'ersetzen, gouf Hanfstiel Cellulose Ether-Hydroxypropyl Methylcellulose aus landwirtschaftlechen Offall Hanf Stämme virbereet a mat spezifesche Stärke gemëscht fir d'Schläim ze preparéieren. Polyester-Koteng gemëscht Garn T / C65 / 35 14.7 Tex war Gréisst a seng Gréisst Leeschtung war getest. Den optimale Produktiounsprozess vu Hydroxypropyl Methylcellulose war wéi follegt: d'Massfraktioun vu Lye war 35%; de Kompressiounsverhältnis vun Alkalicellulose war 2,4; De Flëssegkeetsvolumenverhältnis vu Methan a Propylenoxid ass 7:3; verdünnt mat Isopropanol; den Reaktiounsdrock ass 2. 0 mpa. D'Gréisst virbereet duerch d'Mëschung vu Hydroxypropyl Methylcellulose a spezifesche Stärke huet manner COD an ass méi ëmweltfrëndlech, an all Gréisst Indikatoren kënnen PVA Gréisst ersetzen.
Schlësselwierder:Hanf Steng; Hanf Steng Cellulose Ether; Polyvinyl Alkohol; cellulose Ether Gréisst
0.Virwuert
China ass ee vun de Länner mat relativ räiche Stréiressourcen. D'Ernteproduktioun ass méi wéi 700 Milliounen Tonnen, an d'Verwäertungsquote vum Stréi ass nëmmen 3% all Joer. Eng grouss Quantitéit u Stréiressourcen sinn net benotzt ginn. Stréi ass e räicht natierlecht lignocellulosescht Rohmaterial, dat a Fudder, Dünger, Cellulosederivater an aner Produkter benotzt ka ginn.
Am Moment ass d'Verschmotzung vum Ofwaasser am Textilproduktiounsprozess eng vun de gréisste Verschmotzungsquellen ginn. D'chemesch Sauerstofffuerderung vu PVA ass ganz héich. Nodeems d'Industrieofwaasser, déi vum PVA am Drock- a Fierweprozess produzéiert gëtt, an de Floss entlooss gëtt, wäert et d'Atmung vun aquateschen Organismen hemmen oder souguer zerstéieren. Ausserdeem verschäerft PVA d'Verëffentlechung an d'Migratioun vu Schwéiermetaller a Sedimenter a Waasserkierper, wat méi sérieux Ëmweltproblemer verursaacht. Fir Fuerschung ze maachen fir PVA mat gréngen Schlamm z'ersetzen, ass et néideg net nëmmen d'Ufuerderunge vum Gréisstprozess z'erreechen, awer och d'Verschmotzung vu Waasser a Loft während dem Gréisstprozess ze minimiséieren.
An dëser Etude gouf Hanf Steng Cellulose Ether-Hydroxypropyl Methylcellulose (HPMC) aus landwirtschaftlechen Offall Hanf Steng virbereet, a säi Produktiounsprozess gouf diskutéiert. A Mix hydroxypropyl methylcellulose a spezifesch starch Gréisst als Gréisst fir sizing, vergläichen mat PVA Gréisst, an diskutéieren seng Gréisst Leeschtung.
1. Experiment
1 . 1 Material an Instrumenter
Hanf Steng, Heilongjiang; Polyester-Koteng gemëscht Garn T/C65/3514.7 tex; Self-made Hanf Steng Cellulose Ether-Hydroxypropyl Methylcellulose; FS-101, geännert Stärke, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textilindustrie Co., Ltd.; Propanol, Premium Qualitéit; Propylenoxid, Glacial Essig, Natriumhydroxid, Isopropanol, analytesch pure; Methylchlorid, héich Puritéit Stickstoff.
GSH-3L Reaktiounskessel, JRA-6 Digital Display Magnéitescht Rührwasserbad, DHG-9079A elektresch Heizung konstant Temperatur Trocknofen, IKARW-20 Overhead mechanesch Agitator, ESS-1000 Probe Gréisst Maschinn, YG 061/PC elektronesch Eengarn Kraaft Meter, LFY-109B computeriséierte Garn Abrasion Tester.
1.2 Virbereedung vun Hydroxypropyl Methylcellulose
1. 2. 1 Virbereedung vun Alkalifaser
Split den Hanf Steng, zerdréckt et op 20 Meshes mat engem Pulverizer, füügt den Hanf Stielpulver op 35% NaOH wässerlech Léisung, a setzt se bei Raumtemperatur fir 1 . 5 ~ 2. 0h vun. Dréckt déi imprägnéiert Alkalifaser sou datt de Masseverhältnis vun Alkali, Cellulose a Waasser 1. 2: 1 ass. 2: 1.
1. 2. 2 Etherification Reaktioun
Geheien d'preparéiert Alkalicellulose an de Reaktiounskessel, add 100 ml Isopropanol als Verdünnung, füügt flësseg 140 ml Methylchlorid a 60 ml Propylenoxid, Vakuum a dréckt op 2 . 0 MPa, lues d'Temperatur op 45 ° C fir 1-2 Stonnen erhéijen, a reagéiere bei 75 ° C fir 1-2 Stonnen fir Hydroxypropyl Methylcellulose ze preparéieren.
1. 2. 3 Post-Veraarbechtung
Ajustéiert den pH vun der etherifizéierter Celluloseether mat Glacialisäure op 6. 5 ~7. 5, dräimol mat Propanol gewascht, an an engem Ofen bei 85°C getrocknegt.
1.3 Produktioun Prozess vun hydroxypropyl methylcellulose
1. 3. 1 Den Afloss vun der Rotatiounsgeschwindegkeet op d'Virbereedung vun Celluloseether
Normalerweis ass d'Etherifikatiounsreaktioun eng heterogen Reaktioun vu bannen no bannen. Wann et keng extern Kraaft ass, ass et schwéier fir den Etherifikatiounsmëttel an d'Kristalliséierung vun der Cellulose anzeginn, also ass et néideg fir den Etherifikatiounsmëttel mat der Cellulose duerch Rühren komplett ze kombinéieren. An dëser Etude gouf en Héichdrock-gerührte Reaktor benotzt. No widderholl Experimenter an Demonstratiounen, war déi gewielt Rotatiounsgeschwindegkeet 240-350 r / min.
1. 3. 2 Den Effet vun Alkali Konzentratioun op d'Virbereedung vun cellulose Ether
Alkali kann déi kompakt Struktur vun der Cellulose zerstéieren fir se ze schwellen, a wann d'Schwellung vun der amorpher Regioun an der kristalliner Regioun éischter konsequent sinn, geet d'Etherifikatioun glat weider. Am Produktiounsprozess vun Celluloseether huet d'Quantitéit un Alkali, déi am Cellulosealkaliséierungsprozess benotzt gëtt, e groussen Afloss op d'Etherifikatiounseffizienz vun Etherifikatiounsprodukter an de Grad vun der Substitutioun vu Gruppen. Am Virbereedungsprozess vun Hydroxypropyl Methylcellulose, wéi d'Konzentratioun vu Lye eropgeet, erhéicht och den Inhalt vu Methoxylgruppen; Ëmgekéiert, wann d'Konzentratioun vu Lye erofgeet, ass de Hydroxypropyl Methylcellulose De Basisgehalt méi grouss. Den Inhalt vun der Methoxygrupp ass direkt proportional zu der Konzentratioun vu Lye; den Inhalt vun Hydroxypropyl ass ëmgedréint proportional zu der Konzentratioun vu Lye. D'Massfraktioun vun NaOH gouf als 35% no widderholl Tester ausgewielt.
1. 3. 3 Den Effet vun Alkali Cellulose Drécken Verhältnis op d'Virbereedung vun cellulose Ether
Den Zweck fir Alkalifaser ze drécken ass de Waassergehalt vun Alkalicellulose ze kontrolléieren. Wann d'Drockverhältnis ze kleng ass, erhéicht de Waassergehalt, d'Konzentratioun vu Lye fällt erof, d'Etherifikatiounsquote fällt, an den Etherifikatiounsmëttel gëtt hydrolyséiert an d'Niewereaktiounen erhéijen. , gëtt d'Etherifikatiounseffizienz staark reduzéiert. Wann d'Drockverhältnis ze grouss ass, fällt de Waassergehalt erof, d'Zellulose kann net geschwollen ginn, an huet keng Reaktivitéit, an den Etherifikatiounsmëttel kann net voll mat der Alkali-Cellulose kontaktéieren, an d'Reaktioun ass ongläich. No villen Tester an Drockvergläicher gouf festgestallt datt d'Massverhältnis vun Alkali, Waasser a Cellulose 1. 2: 1 war. 2: 1.
1. 3. 4 Effekt vun Temperatur op d'Virbereedung vun cellulose Ether
Am Prozess vun der Virbereedung vun Hydroxypropyl Methylcellulose, kontrolléiert d'Temperatur fir d'éischt bei 50-60 ° C a behalen et bei enger konstanter Temperatur fir 2 Stonnen. D'Hydroxypropylatiounsreaktioun kann bei ongeféier 30 ℃ duerchgefouert ginn, an d'Hydroxypropyléierungsreaktiounsrate geet staark bei 50 ℃ erop; lues d'Temperatur op 75 ℃ erhéijen, a kontrolléiert d'Temperatur fir 2 Stonnen. Bei 50°C reagéiert d'Methylatiounsreaktioun kaum, bei 60°C ass d'Reaktiounsgeschwindegkeet lues a bei 75°C gëtt d'Methylatiounsreaktioun staark beschleunegt.
D'Virbereedung vun Hydroxypropyl Methylcellulose mat Multi-Etapp Temperatur Kontroll kann net nëmmen d'Gläichgewiicht vun Methoxyl an Hydroxypropyl Gruppen kontrolléieren, mä och hëllefen Säit Reaktioune reduzéieren an Post-Behandlung, a kréien Produite mat raisonnabel Struktur.
1. 3. 5 Effet vun etherification Agent Doséierung Verhältnis op d'Virbereedung vun cellulose Ether
Zënter Hydroxypropyl Methylcellulose en typeschen net-ionesche gemëschte Ether ass, ginn d'Methyl- an Hydroxypropylgruppen op verschidden Hydroxypropyl-Methylcellulose-makromolekuläre Ketten ersat, dat heescht verschidden C an all Glukoseringpositioun. Op der anerer Säit huet d'Verdeelungsverhältnis vu Methyl an Hydroxypropyl méi grouss Dispersioun an Zoufall. D'Waasserléislechkeet vun HPMC ass mam Inhalt vun der Methoxygrupp verbonnen. Wann den Inhalt vun der Methoxygrupp niddereg ass, kann et a staarker Alkali opgeléist ginn. Wéi de Methoxylgehalt eropgeet, gëtt et méi empfindlech fir Waasserschwellung. Wat méi héich de Methoxygehalt, dest besser ass d'Waasserléislechkeet, an et kann a Schläim formuléiert ginn.
D'Quantitéit vum Veretherungsmëttel Methylchlorid a Propylenoxid huet en direkten Impakt op den Inhalt vu Methoxyl a Hydroxypropyl. Fir Hydroxypropyl Methylcellulose mat gudder Waasserléislechkeet ze preparéieren, gouf de flëssege Volumenverhältnis vu Methylchlorid a Propylenoxid als 7: 3 ausgewielt.
1.3.6 Den optimale Produktiounsprozess vu Hydroxypropyl Methylcellulose
D'Reaktiounsausrüstung ass en Héichdrockgerührte Reaktor; D'Rotatiounsgeschwindegkeet ass 240-350 r/min; d'Massfraktioun vu Lye ass 35%; de Kompressiounsverhältnis vun Alkalicellulose ass 2,4; Hydroxypropoxylatioun bei 50 ° C fir 2 Stonnen, Methoxylatioun bei 75 ° C fir 2 Stonnen; etherification Agent Methylchlorid a Propylenoxid Flëssegkeetsvolumen Verhältnis 7:3; Vakuum; Drock 2. 0 mpa; Diluent ass Isopropanol.
2. Detektioun an Uwendung
2.1 SEM vun Hanf Cellulose an Alkalicellulose
Wann Dir déi onbehandelt Hanf-Cellulose an der Hanf-Cellulose vergläicht, déi mat 35% NaOH behandelt gëtt, kann et kloer festgestallt ginn datt d'alkaliséiert Zellulose méi Uewerfläche Rëss, méi grouss Uewerfläch, méi héich Aktivitéit a méi einfach Veretherungsreaktioun huet.
2.2 Infraroutspektroskopie Bestëmmung
D'Zellulose extrahéiert aus Hanfstécker no der Behandlung an den Infraroutspektrum vun HPMC virbereet aus Hanfstielzellulose. Ënner hinnen ass déi staark a breet Absorptiounsband bei 3295 cm -1 d'Stretching Schwéngungsabsorptiounsband vun der HPMC Associatioun Hydroxylgrupp, d'Absorptiounsband bei 1250 ~ 1460 cm -1 ass d'Absorptiounsband vun CH, CH2 an CH3, an d'Absorptioun Band bei 1600 cm -1 ass d'Absorptiounsband vu Waasser am Polymer Absorptiounsband. D'Absorptiounsband bei 1025cm -1 ass d'Absorptiounsband vu C - O - C am Polymer.
2.3 Viskositéit Bestëmmung
Huelt d'preparéiert Cannabis-Steng Cellulose Ether Probe a füügt se an e Becher fir eng 2% wässerlech Léisung ze preparéieren, grëndlech réieren, seng Viskositéit a Viskositéitstabilitéit mat engem Viskosometer moossen, a moosst déi duerchschnëttlech Viskositéit fir 3 Mol. D'Viskositéit vun der preparéierter Cannabis-Steng Cellulose Ether Probe war 11. 8 mPa·s.
2.4 Gréisst Applikatioun
2.4.1 Slurry Configuratioun
De Schlamm gouf an 1000mL vun enger Schlamm mat enger Massfraktioun vun 3,5% virbereet, gleichméisseg mat engem Mischer gerührt, an dann an e Waasserbad plazéiert an 1 Stonn op 95 ° C erhëtzt. Zur selwechter Zäit bemierkt datt de Pulp Kachbehälter gutt versiegelt soll ginn fir ze verhënneren datt d'Konzentratioun vun der Schlamm wéinst der Waasserverdampfung eropgeet.
2.4.2 Slurry Formuléierung pH, Mëschbarkeet an COD
Mix Hydroxypropyl Methylcellulose a spezifesch Stärkegréisst fir d'Schläim ze preparéieren (1 # ~ 4 #), a vergläicht mat PVA Formel Schläimhait (0 #) fir pH, Mëschbarkeet an COD ze analyséieren. De Polyester-Kotteng gemëschte Garn T / C65 / 3514.7 Tex gouf op der ESS1000 Probe Gréisst Maschinn ugepasst, a seng Gréisst Performance gouf analyséiert.
Et kann gesi ginn datt den hausgemaachten Hanfstiel Celluloseether a spezifesch Stärkegréisst 3 # déi optimal Gréisstformuléierung sinn: 25% Hanfstiel Celluloseether, 65% modifizéiert Stärke an 10% FS-101.
All Gréisst Daten sinn vergläichbar mat der Gréisst Daten vun PVA Gréisst, beweist, datt d'gemëscht Gréisst vun hydroxypropyl methylcellulose a spezifesch starch gutt Gréisst Leeschtung huet; säi pH ass méi no bei neutralen; Hydroxypropyl Methylcellulose a spezifesch Stärke D'COD (17459,2 mg / L) vun der spezifescher Stärke gemëscht Gréisst war wesentlech manner wéi déi vun der PVA Gréisst (26448,0 mg / L), an d'Ëmweltschutz Leeschtung war gutt.
3. Conclusioun
Den optimale Produktiounsprozess fir d'Virbereedung vun Hanfstiel-Cellulose Ether-Hydroxypropyl-Methylcellulose fir d'Gréisst ass wéi follegt: en Héichdrock-gerührte Reaktor mat enger Rotatiounsgeschwindegkeet vun 240-350 r/min, eng Massfraktioun vu Lye vun 35%, an engem Kompressiounsverhältnis vun Alkalicellulose 2.4, d'Methylatiounstemperatur ass 75 ℃, an d'Hydroxypropylatiounstemperatur ass 50 ℃, jidderee fir 2 Stonnen gehale gëtt, de Flëssegkeetsvolumenverhältnis vu Methylchlorid a Propylenoxid ass 7:3, Vakuum, Reaktiounsdrock ass 2,0 MPa, Isopropanol ass de Verdünnungsmëttel.
Hanf Steng Celluloseether gouf benotzt fir d'PVA Gréisst fir d'Gréisst z'ersetzen, an den optimale Gréisstverhältnis war: 25% Hanf Steng Celluloseether, 65% modifizéiert Stärke an 10% FS-101. De pH vun der Schlemm ass 6,5 an den COD (17459,2 mg / L) ass wesentlech méi niddereg wéi dee vun der PVA Schlamm (26448,0 mg / L), wat gutt Ëmweltleistung weist.
Hanf Steng Cellulose Ether gouf fir d'Gréisst benotzt amplaz vun der PVA Gréisst fir de Polyester-Kotteng gemëschte Garn T / C 65/3514.7tex ze gräifen. De Gréisst Index ass gläichwäerteg. Déi nei Hanf Steng Cellulose Ether a modifizéiert Stärke gemëscht Gréisst kann PVA Gréisst ersetzen.
Post Zäit: Februar-20-2023