भांग देठ सेल्युलोज इथर आकार तयार करणे आणि आकारात त्याचा वापर

गोषवारा:नॉन-डिग्रेडेबल पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल (पीव्हीए) स्लरी बदलण्यासाठी, हेम्प स्टॉक सेल्युलोज इथर-हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मेथिलसेल्युलोज हे कृषी कचरा भांग देठापासून तयार केले गेले आणि स्लरी तयार करण्यासाठी विशिष्ट स्टार्चमध्ये मिसळले गेले. पॉलिस्टर-कापूस मिश्रित सूत T/C65/35 14.7 टेक्सचा आकार होता आणि त्याच्या आकारमानाची कार्यक्षमता तपासली गेली. हायड्रॉक्सीप्रोपिल मिथाइलसेल्युलोजची इष्टतम उत्पादन प्रक्रिया खालीलप्रमाणे होती: लाइचे वस्तुमान अंश 35% होते; अल्कली सेल्युलोजचे कॉम्प्रेशन रेशो 2.4 होते; मिथेन आणि प्रोपीलीन ऑक्साईडचे द्रव प्रमाण प्रमाण 7 : 3 आहे; आयसोप्रोपॅनॉलसह पातळ करा; प्रतिक्रिया दाब 2 आहे. 0MPa. हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज आणि विशिष्ट स्टार्च यांचे मिश्रण करून तयार केलेल्या आकारात कमी सीओडी असते आणि ते पर्यावरणास अनुकूल असते आणि सर्व आकारमान निर्देशक PVA आकार बदलू शकतात.

मुख्य शब्द:भांग देठ; भांग देठ सेल्युलोज इथर; पॉलीव्हिनिल अल्कोहोल; सेल्युलोज इथर आकारमान

0.प्रस्तावना

चीन हा तुलनेने समृद्ध पेंढा संसाधने असलेल्या देशांपैकी एक आहे. पीक उत्पादन 700 दशलक्ष टनांपेक्षा जास्त आहे आणि पेंढ्याचा वापर दर दरवर्षी फक्त 3% आहे. मोठ्या प्रमाणात पेंढा संसाधनांचा वापर केला गेला नाही. स्ट्रॉ हा एक समृद्ध नैसर्गिक लिग्नोसेल्युलोसिक कच्चा माल आहे, ज्याचा वापर फीड, खत, सेल्युलोज डेरिव्हेटिव्ह आणि इतर उत्पादनांमध्ये केला जाऊ शकतो.

सध्या, कापड उत्पादन प्रक्रियेत सांडपाणी प्रदूषण डिसाइझ करणे हे सर्वात मोठे प्रदूषण स्रोत बनले आहे. PVA ची रासायनिक ऑक्सिजनची मागणी खूप जास्त आहे. प्रिंटिंग आणि डाईंग प्रक्रियेत PVA द्वारे उत्पादित औद्योगिक सांडपाणी नदीत सोडल्यानंतर, ते जलीय जीवांच्या श्वासोच्छवासास प्रतिबंध करेल किंवा नष्ट करेल. शिवाय, पीव्हीए जलसाठ्यांमधील गाळांमध्ये जड धातूंचे उत्सर्जन आणि स्थलांतर वाढवते, ज्यामुळे अधिक गंभीर पर्यावरणीय समस्या निर्माण होतात. पीव्हीएला हिरव्या स्लरीसह बदलण्यावर संशोधन करण्यासाठी, आकारमान प्रक्रियेच्या आवश्यकतांची पूर्तता करणेच नव्हे तर आकारमान प्रक्रियेदरम्यान पाणी आणि हवेचे प्रदूषण कमी करणे देखील आवश्यक आहे.

या अभ्यासात, भांग देठ सेल्युलोज इथर-हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज (HPMC) हे कृषी कचऱ्याच्या भांग देठापासून तयार केले गेले आणि त्याच्या उत्पादन प्रक्रियेवर चर्चा करण्यात आली. आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज आणि विशिष्ट स्टार्च आकाराचे आकारमान आकाराचे मिश्रण करा, PVA आकाराशी तुलना करा आणि त्याच्या आकारमान कार्यक्षमतेबद्दल चर्चा करा.

1. प्रयोग

१. 1 साहित्य आणि साधने

भांग देठ, Heilongjiang; पॉलिस्टर-कापूस मिश्रित सूत T/C65/3514.7 टेक्स; स्वयं-निर्मित भांग देठ सेल्युलोज इथर-हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज; FS-101, सुधारित स्टार्च, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; propanol, प्रीमियम ग्रेड; प्रोपीलीन ऑक्साईड, ग्लेशियल एसिटिक ऍसिड, सोडियम हायड्रॉक्साइड, आयसोप्रोपॅनॉल, विश्लेषणात्मक शुद्ध; मिथाइल क्लोराईड, उच्च शुद्धता नायट्रोजन.

GSH-3L रिॲक्शन केटल, JRA-6 डिजिटल डिस्प्ले मॅग्नेटिक स्टिरींग वॉटर बाथ, DHG-9079A इलेक्ट्रिक हीटिंग कॉन्स्टंट टेंपरेचर ड्रायिंग ओव्हन, IKARW-20 ओव्हरहेड मेकॅनिकल आंदोलक, ESS-1000 सॅम्पल साइझिंग मशीन, YG 061/PC इलेक्ट्रॉनिक सिंगल यार्न स्ट्रेंथ मीटर, LFY-109B संगणकीकृत सूत घर्षण परीक्षक.

1.2 hydroxypropyl methylcellulose तयार करणे

1. 2. 1 अल्कली फायबर तयार करणे

भांग देठाचे विभाजन करा, पल्व्हरायझरने 20 मेशमध्ये चुरा, भांग देठ पावडर 35% NaOH जलीय द्रावणात घाला आणि खोलीच्या तपमानावर 1 पर्यंत भिजवा. ५ ~ २ . 0 ता. गर्भवती अल्कली फायबर पिळून घ्या जेणेकरून अल्कली, सेल्युलोज आणि पाण्याचे वस्तुमान गुणोत्तर 1. 2:1 होईल. २:१.

1. 2. 2 इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया

तयार केलेले अल्कली सेल्युलोज रिॲक्शन केटलमध्ये फेकून द्या, 100 मिली आयसोप्रोपॅनॉल डायल्युएंट म्हणून घाला, द्रव 140 मिली मिथाइल क्लोराईड आणि 60 मिली प्रोपीलीन ऑक्साईड घाला, व्हॅक्यूमाइज करा आणि 2 वर दाबा. 0 MPa, 1-2 तासांसाठी हळूहळू तापमान 45°C पर्यंत वाढवा आणि 1-2 तासांसाठी 75°C वर हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया द्या.

1. 2. 3 पोस्ट-प्रोसेसिंग

इथरिफाइड सेल्युलोज इथरचा pH हिमनदी एसिटिक ऍसिडसह 6 वर समायोजित करा. ५ ~ ७ . 5, प्रोपेनॉलने तीन वेळा धुऊन, 85°C वर ओव्हनमध्ये वाळवले.

1.3 हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोजची उत्पादन प्रक्रिया

1. 3. 1 सेल्युलोज इथरच्या तयारीवर घूर्णन गतीचा प्रभाव

सामान्यतः इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया ही आतून आतून एक विषम प्रतिक्रिया असते. बाह्य शक्ती नसल्यास, इथरिफिकेशन एजंटला सेल्युलोजच्या क्रिस्टलायझेशनमध्ये प्रवेश करणे कठीण आहे, म्हणून ढवळण्याच्या माध्यमाने इथरिफिकेशन एजंटला सेल्युलोजसह पूर्णपणे एकत्र करणे आवश्यक आहे. या अभ्यासात, उच्च-दाब हलवलेल्या अणुभट्टीचा वापर करण्यात आला. वारंवार प्रयोग आणि प्रात्यक्षिके केल्यानंतर, निवडलेला घूर्णन वेग 240-350 r/min होता.

1. 3. 2 सेल्युलोज इथर तयार करण्यावर अल्कली एकाग्रतेचा प्रभाव

अल्कली फुगण्यासाठी सेल्युलोजची संकुचित रचना नष्ट करू शकते आणि जेव्हा आकारहीन प्रदेश आणि स्फटिक प्रदेशाची सूज एकसमान असते तेव्हा इथरिफिकेशन सुरळीतपणे पुढे जाते. सेल्युलोज इथरच्या उत्पादन प्रक्रियेत, सेल्युलोज अल्कलायझेशन प्रक्रियेत वापरल्या जाणाऱ्या अल्कलीच्या प्रमाणाचा इथरिफिकेशन उत्पादनांच्या इथरिफिकेशन कार्यक्षमतेवर आणि गटांच्या प्रतिस्थापनाच्या डिग्रीवर मोठा प्रभाव पडतो. हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, लाइची एकाग्रता वाढते, मेथॉक्सिल गटांची सामग्री देखील वाढते; याउलट, जेव्हा लाइची एकाग्रता कमी होते, तेव्हा हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज बेस सामग्री मोठी असते. मेथॉक्सी ग्रुपची सामग्री थेट लाइच्या एकाग्रतेच्या प्रमाणात असते; हायड्रॉक्सीप्रोपीलची सामग्री लाइच्या एकाग्रतेच्या व्यस्त प्रमाणात असते. वारंवार चाचण्यांनंतर NaOH चा वस्तुमान अंश 35% म्हणून निवडला गेला.

1. 3. 3 सेल्युलोज इथर तयार करण्यावर अल्कली सेल्युलोज दाबण्याच्या गुणोत्तराचा प्रभाव

अल्कली फायबर दाबण्याचा उद्देश अल्कली सेल्युलोजमधील पाण्याचे प्रमाण नियंत्रित करणे आहे. जेव्हा दाबण्याचे प्रमाण खूप लहान असते, तेव्हा पाण्याचे प्रमाण वाढते, लाइची एकाग्रता कमी होते, इथरिफिकेशन दर कमी होतो आणि इथरिफिकेशन एजंट हायड्रोलायझ्ड होतो आणि साइड रिॲक्शन्स वाढतात. , इथरिफिकेशन कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात कमी झाली आहे. जेव्हा दाबण्याचे प्रमाण खूप मोठे असते, तेव्हा पाण्याचे प्रमाण कमी होते, सेल्युलोज सूजू शकत नाही, आणि त्याची प्रतिक्रिया नसते आणि इथरिफिकेशन एजंट अल्कली सेल्युलोजशी पूर्णपणे संपर्क साधू शकत नाही आणि प्रतिक्रिया असमान असते. बऱ्याच चाचण्या आणि दाबाने केलेल्या तुलनेनंतर, अल्कली, पाणी आणि सेल्युलोजचे वस्तुमान गुणोत्तर 1. 2:1 असल्याचे निश्चित झाले. २:१.

1. 3. 4 सेल्युलोज इथर तयार करण्यावर तापमानाचा प्रभाव

हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज तयार करण्याच्या प्रक्रियेत, प्रथम 50-60 डिग्री सेल्सिअस तापमान नियंत्रित करा आणि ते 2 तास स्थिर तापमानावर ठेवा. hydroxypropylation प्रतिक्रिया सुमारे 30 ℃ वर चालते जाऊ शकते, आणि hydroxypropylation प्रतिक्रिया दर 50 ℃ वर मोठ्या प्रमाणात वाढते; हळूहळू तापमान 75 डिग्री सेल्सियस पर्यंत वाढवा आणि 2 तास तापमान नियंत्रित करा. 50 डिग्री सेल्सिअसवर, मेथिलेशन प्रतिक्रिया क्वचितच प्रतिक्रिया देते, 60 डिग्री सेल्सिअसवर, प्रतिक्रिया दर मंद असतो आणि 75 डिग्री सेल्सिअसवर, मेथिलेशन प्रतिक्रिया दर मोठ्या प्रमाणात प्रवेगक होतो.

मल्टी-स्टेज तापमान नियंत्रणासह हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज तयार केल्याने केवळ मेथॉक्सिल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील गटांचे संतुलन नियंत्रित केले जाऊ शकत नाही, तर साइड रिॲक्शन आणि उपचारानंतरची प्रतिक्रिया कमी करण्यास आणि वाजवी संरचनेसह उत्पादने मिळविण्यात मदत होते.

1. 3. 5 सेल्युलोज इथरच्या तयारीवर इथरिफिकेशन एजंट डोस रेशोचा प्रभाव

हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज हे विशिष्ट नॉन-आयोनिक मिश्रित इथर असल्याने, मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपील गट वेगवेगळ्या हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज मॅक्रोमोलेक्युलर चेनवर बदलले जातात, म्हणजेच प्रत्येक ग्लुकोज रिंग स्थितीत भिन्न C. दुसरीकडे, मिथाइल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपीलच्या वितरण गुणोत्तरामध्ये अधिक फैलाव आणि यादृच्छिकता आहे. HPMC ची पाण्याची विद्राव्यता मेथॉक्सी गटाच्या सामग्रीशी संबंधित आहे. जेव्हा मेथॉक्सी गटाची सामग्री कमी असते, तेव्हा ती मजबूत अल्कलीमध्ये विरघळली जाऊ शकते. जसजसे मेथॉक्सिलचे प्रमाण वाढते तसतसे ते पाण्याच्या सूजांबद्दल अधिक संवेदनशील होते. मेथॉक्सीचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितकी पाण्याची विद्राव्यता चांगली असते आणि ती स्लरीमध्ये तयार केली जाऊ शकते.

इथरफायिंग एजंट मिथाइल क्लोराईड आणि प्रोपीलीन ऑक्साईडच्या प्रमाणाचा थेट परिणाम मेथॉक्सिल आणि हायड्रॉक्सीप्रोपीलच्या सामग्रीवर होतो. पाण्यातील चांगल्या विद्राव्यतेसह हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइलसेल्युलोज तयार करण्यासाठी, मिथाइल क्लोराईड आणि प्रोपीलीन ऑक्साईडचे द्रव प्रमाण प्रमाण 7:3 म्हणून निवडले गेले.

1.3.6 hydroxypropyl methylcellulose ची इष्टतम उत्पादन प्रक्रिया

प्रतिक्रिया उपकरणे एक उच्च-दाब stirred अणुभट्टी आहे; रोटेशन गती 240-350 r/min आहे; लाइचा वस्तुमान अंश 35% आहे; अल्कली सेल्युलोजचे कॉम्प्रेशन रेशो 2. 4 आहे; हायड्रॉक्सीप्रोपॉक्सिलेशन 2 तासांसाठी 50 डिग्री सेल्सिअस, मेथॉक्सिलेशन 75 डिग्री सेल्सिअस 2 तासांसाठी; इथरिफिकेशन एजंट मिथाइल क्लोराईड आणि प्रोपीलीन ऑक्साइड द्रव प्रमाण प्रमाण 7:3; व्हॅक्यूम दबाव 2 0 एमपीए; diluent isopropanol आहे.

2. शोध आणि अर्ज

भांग सेल्युलोज आणि अल्कली सेल्युलोजचे 2.1 SEM

उपचार न केलेले हेम्प सेल्युलोज आणि 35% NaOH सह उपचार केलेले हेम्प सेल्युलोज यांची तुलना केल्यास, हे स्पष्टपणे आढळू शकते की क्षारीय सेल्युलोजमध्ये पृष्ठभागावर अधिक क्रॅक, मोठे पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, उच्च क्रियाकलाप आणि सुलभ इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया आहे.

2.2 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी निर्धारण

उपचारानंतर भांग देठापासून काढलेले सेल्युलोज आणि भांग देठ सेल्युलोजपासून तयार केलेले एचपीएमसीचे इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम. त्यापैकी, 3295 सेमी -1 वरील मजबूत आणि रुंद अवशोषण बँड हा एचपीएमसी असोसिएशन हायड्रॉक्सिल ग्रुपचा स्ट्रेचिंग कंपन शोषक बँड आहे, 1250 ~ 1460 सेमी -1 वरील अवशोषण बँड हा CH, CH3 आणि CH2 चा अवशोषण बँड आहे. 1600 सेमी -1 वरचा बँड हा पॉलिमर शोषण बँडमधील पाण्याचा शोषण बँड आहे. 1025cm -1 वरचा अवशोषण बँड हा पॉलिमरमधील C — O — C चा शोषक बँड आहे.

2.3 स्निग्धता निर्धार

तयार केलेला भांग देठ सेल्युलोज इथर नमुना घ्या आणि 2% जलीय द्रावण तयार करण्यासाठी ते बीकरमध्ये घाला, ते नीट ढवळून घ्या, व्हिस्कोमीटरने त्याची चिकटपणा आणि चिकटपणा स्थिरता मोजा आणि 3 वेळा सरासरी स्निग्धता मोजा. तयार केलेल्या गांजाच्या देठाच्या सेल्युलोज इथर नमुन्याची स्निग्धता 11 होती. 8 mpa·s

2.4 आकारमान अनुप्रयोग

2.4.1 स्लरी कॉन्फिगरेशन

स्लरी 3.5% च्या वस्तुमान अंशासह 1000mL स्लरीमध्ये तयार केली गेली, मिक्सरने समान रीतीने ढवळून, नंतर पाण्याच्या बाथमध्ये ठेवले आणि 1 तासासाठी 95°C वर गरम केले. त्याच वेळी, पाण्याच्या बाष्पीभवनामुळे स्लरीची एकाग्रता वाढू नये म्हणून लगदा शिजवण्याचे कंटेनर चांगले बंद केले पाहिजे हे लक्षात ठेवा.

2.4.2 स्लरी फॉर्म्युलेशन pH, मिसिबिलिटी आणि COD

स्लरी (1#~4#) तयार करण्यासाठी हायड्रॉक्सीप्रोपील मिथाइल सेल्युलोज आणि विशिष्ट स्टार्च आकाराचे मिश्रण करा आणि पीएच, मिसिबिलिटी आणि सीओडीचे विश्लेषण करण्यासाठी पीव्हीए फॉर्म्युला स्लरी (0#) शी तुलना करा. पॉलिस्टर-कॉटन मिश्रित सूत T/C65/3514.7 टेक्सचा आकार ESS1000 सॅम्पल साइझिंग मशीनवर केला गेला आणि त्याच्या आकारमान कामगिरीचे विश्लेषण केले गेले.

हे पाहिले जाऊ शकते की घरगुती भांग देठ सेल्युलोज इथर आणि विशिष्ट स्टार्च आकार 3 # हे इष्टतम आकाराचे सूत्र आहे: 25% हेम्प देठ सेल्युलोज इथर, 65% सुधारित स्टार्च आणि 10% FS-101.

सर्व साइझिंग डेटा पीव्हीए आकाराच्या साइझिंग डेटाशी तुलना करता येण्याजोगा आहे, हे दर्शविते की हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज आणि विशिष्ट स्टार्चच्या मिश्रित आकारात चांगले आकारमान कार्यप्रदर्शन आहे; त्याचे पीएच तटस्थ जवळ आहे; hydroxypropyl methylcellulose आणि विशिष्ट स्टार्च विशिष्ट स्टार्च मिश्रित आकाराचा COD (17459.2 mg/L) PVA आकारापेक्षा (26448.0 mg/L) लक्षणीयरीत्या कमी होता, आणि पर्यावरण संरक्षण कामगिरी चांगली होती.

3. निष्कर्ष

भांग देठ सेल्युलोज इथर-हायड्रॉक्सीप्रोपील मेथिलसेल्युलोज आकारासाठी तयार करण्याची इष्टतम उत्पादन प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहे: 240-350 r/मिनिटच्या रोटेशन गतीसह उच्च-दाब हलवलेली अणुभट्टी, 35% च्या लायचा वस्तुमान अंश आणि कॉम्प्रेशन रेशो अल्कली सेल्युलोज 2.4 चे, मेथिलेशन तापमान 75 ℃ आहे, आणि हायड्रॉक्सीप्रोपायलेशन तापमान 50 ℃ आहे, प्रत्येक 2 तास राखले जाते, मिथाइल क्लोराईड आणि प्रोपीलीन ऑक्साईडचे द्रव प्रमाण प्रमाण 7:3 आहे, व्हॅक्यूम, प्रतिक्रिया दाब 2.0 MPa आहे, आयसोप्रोपॅनॉल हे सौम्य आहे.

PVA आकार बदलण्यासाठी भांग देठ सेल्युलोज इथर वापरला गेला आणि इष्टतम आकाराचे प्रमाण असे: 25% भांग देठ सेल्युलोज इथर, 65% सुधारित स्टार्च आणि 10% FS-101. स्लरीचा pH 6.5 आहे आणि COD (17459.2 mg/L) PVA स्लरी (26448.0 mg/L) पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहे, जे चांगले पर्यावरणीय कार्यप्रदर्शन दर्शवते.

पीव्हीए आकाराऐवजी पॉलिस्टर-कॉटन मिश्रित सूत T/C 65/3514.7tex आकार देण्यासाठी भांग देठ सेल्युलोज इथरचा वापर केला गेला. आकारमान निर्देशांक समतुल्य आहे. नवीन भांग देठ सेल्युलोज इथर आणि सुधारित स्टार्च मिश्रित आकार PVA आकार बदलू शकतात.