Abstrakt:Për të zëvendësuar llumin e alkoolit polivinil të padegradueshëm (PVA), eter-hidroksipropil metilceluloza e celulozës së kërcellit të kërpit u përgatit nga kërcellet e kërpit të mbeturinave bujqësore dhe u përzie me niseshte specifike për të përgatitur pluhurin. Fije e përzier poliestër-pambuk T/C65/35 14.7 tex u përmasa dhe performanca e tij e përmasave u testua. Procesi optimal i prodhimit të hidroksipropil metilcelulozës ishte si më poshtë: fraksioni masiv i salcës ishte 35%; raporti i kompresimit të celulozës alkali ishte 2.4; Raporti i vëllimit të lëngshëm të metanit dhe oksidit të propilenit është 7:3; holluar me izopropanol; presioni i reaksionit është 2. 0 MPa. Madhësia e përgatitur nga përzierja e hidroksipropil metilcelulozës dhe niseshtesë specifike ka COD më të ulët dhe është më miqësore me mjedisin, dhe të gjithë treguesit e madhësisë mund të zëvendësojnë madhësinë PVA.
Fjalët kyçe:kërcell kërpi; Eter celuloz i kërcellit të kërpit; alkool polivinil; Përmasat e eterit të celulozës
0.Parathënie
Kina është një nga vendet me burime relativisht të pasura kashte. Prodhimi i të korrave është më shumë se 700 milion ton, dhe shkalla e përdorimit të kashtës është vetëm 3% çdo vit. Një sasi e madhe burimesh kashte nuk janë shfrytëzuar. Kashta është një lëndë e parë e pasur natyrore lignocelulozike, e cila mund të përdoret në ushqim, plehra, derivate celuloze dhe produkte të tjera.
Aktualisht, zvogëlimi i ndotjes së ujërave të zeza në procesin e prodhimit të tekstilit është bërë një nga burimet më të mëdha të ndotjes. Kërkesa kimike për oksigjen për PVA është shumë e lartë. Pasi ujërat e zeza industriale të prodhuara nga PVA në procesin e printimit dhe ngjyrosjes të shkarkohen në lumë, ato do të pengojnë apo edhe do të shkatërrojnë frymëmarrjen e organizmave ujorë. Për më tepër, PVA përkeqëson çlirimin dhe migrimin e metaleve të rënda në sedimentet në trupat ujorë, duke shkaktuar probleme më serioze mjedisore. Për të kryer hulumtime për zëvendësimin e PVA me llum të gjelbër, është e nevojshme jo vetëm të plotësohen kërkesat e procesit të përmasave, por edhe të minimizohet ndotja e ujit dhe ajrit gjatë procesit të përmasave.
Në këtë studim, eter-hidroksipropil metilceluloza celuloze e kërcellit të kërpit (HPMC) u përgatit nga kërcellet e kërpit të mbetjeve bujqësore dhe u diskutua procesi i prodhimit të tij. Dhe përzieni hidroksipropil metilcelulozën dhe madhësinë specifike të niseshtës si madhësi për madhësinë, krahasoni me madhësinë PVA dhe diskutoni performancën e saj të përmasave.
1. Eksperimentoni
1 . 1 Materialet dhe instrumentet
Kërcelli i kërpit, Heilongjiang; fije e përzier poliester-pambuk T/C65/3514.7 tex; celulozë eter-hidroksipropil metilcelulozë e kërcellit të kërpit të bërë vetë; FS-101, niseshte e modifikuar, PVA-1799, PVA-0588, Liaoning Zhongze Group Chaoyang Textile Co., Ltd.; propanol, klasë premium; oksid propileni, acid acetik glacial, hidroksid natriumi, izopropanol, analitikisht i pastër; klorur metil, azot me pastërti të lartë.
Kazan i reagimit GSH-3L, banjë me ujë nxitës magnetik me ekran dixhital JRA-6, furrë tharjeje me temperaturë konstante me ngrohje elektrike DHG-9079A, agjitator mekanik IKARW-20, makineri për përmasat e mostrës ESS-1000, matës elektronik i forcës me fije të vetme YG 061/PC, Testues i kompjuterizuar i gërryerjes së fijeve LFY-109B.
1.2 Përgatitja e hidroksipropil metilcelulozës
1. 2. 1 Përgatitja e fibrës alkaline
Ndani kërcellin e kërpit, shtypni atë në 20 rrjeta me një pluhur, shtoni pluhurin e kërcellit të kërpit në tretësirë ujore 35% NaOH dhe zhyteni në temperaturën e dhomës për 1 . 5 ~ 2 . 0 h. Shtrydhni fibrën e ngopur të alkalit në mënyrë që raporti masiv i alkalit, celulozës dhe ujit të jetë 1. 2:1. 2:1.
1. 2. 2 Reaksioni i eterifikimit
Hedhim celulozën alkali të përgatitur në kazanin e reaksionit, shtojmë 100 mL izopropanol si hollues, shtojmë lëngun 140 mL klorur metil dhe 60 mL oksid propileni, fshijmë me vakum dhe vendosim presion në 2 . 0 MPa, ngrini ngadalë temperaturën në 45°C për 1-2 orë dhe reagoni në 75°C për 1-2 orë për të përgatitur hidroksipropil metilcelulozë.
1. 2. 3 Pas-përpunimi
Rregulloni pH-në e eterit të celulozës së eterifikuar me acid acetik glacial në 6. 5 ~ 7 . 5, lahet me propanol tri herë dhe thahet në furrë në 85°C.
1.3 Procesi i prodhimit të hidroksipropil metilcelulozës
1. 3. 1 Ndikimi i shpejtësisë së rrotullimit në përgatitjen e eterit celuloz
Zakonisht reaksioni i eterifikimit është një reagim heterogjen nga brenda në brendësi. Nëse nuk ka fuqi të jashtme, është e vështirë që agjenti i eterifikimit të hyjë në kristalizimin e celulozës, kështu që është e nevojshme të kombinohet plotësisht agjenti i eterifikimit me celulozën me anë të trazimit. Në këtë studim, u përdor një reaktor i përzier me presion të lartë. Pas eksperimenteve dhe demonstrimeve të përsëritura, shpejtësia e zgjedhur e rrotullimit ishte 240-350 r/min.
1. 3. 2 Efekti i përqendrimit të alkalit në përgatitjen e eterit celuloz
Alkali mund të shkatërrojë strukturën kompakte të celulozës për ta bërë atë të bymehet, dhe kur fryrja e rajonit amorf dhe rajonit kristalor priren të jenë të qëndrueshme, eterifikimi vazhdon pa probleme. Në procesin e prodhimit të eterit të celulozës, sasia e alkalit të përdorur në procesin e alkalizimit të celulozës ka një ndikim të madh në efikasitetin e eterifikimit të produkteve të eterifikimit dhe shkallën e zëvendësimit të grupeve. Në procesin e përgatitjes së hidroksipropil metilcelulozës, me rritjen e përqendrimit të salcës, rritet edhe përmbajtja e grupeve metoksile; anasjelltas, kur përqendrimi i salcës zvogëlohet, hidroksipropil metilceluloza Përmbajtja bazë është më e madhe. Përmbajtja e grupit metoksi është në përpjesëtim të drejtë me përqendrimin e salcës; përmbajtja e hidroksipropilit është në përpjesëtim të zhdrejtë me përqendrimin e salcës. Pjesa masive e NaOH u zgjodh si 35% pas testeve të përsëritura.
1. 3. 3 Efekti i raportit të shtypjes së celulozës alkaline në përgatitjen e eterit të celulozës
Qëllimi i shtypjes së fibrës alkaline është të kontrollojë përmbajtjen e ujit të celulozës alkaline. Kur raporti i shtypjes është shumë i vogël, përmbajtja e ujit rritet, përqendrimi i salcës zvogëlohet, shkalla e eterifikimit zvogëlohet dhe agjenti i eterifikimit hidrolizohet dhe reaksionet anësore rriten. , efikasiteti i eterifikimit është ulur shumë. Kur raporti i presionit është shumë i madh, përmbajtja e ujit zvogëlohet, celuloza nuk mund të fryhet dhe nuk ka reaktivitet, dhe agjenti i eterifikimit nuk mund të kontaktojë plotësisht me celulozën alkaline dhe reagimi është i pabarabartë. Pas shumë testeve dhe krahasimeve të ngutshme, u përcaktua se raporti masiv i alkalit, ujit dhe celulozës ishte 1. 2:1. 2:1.
1. 3. 4 Efekti i temperaturës në përgatitjen e eterit celuloz
Në procesin e përgatitjes së hidroksipropil metilcelulozës, fillimisht kontrolloni temperaturën në 50-60 °C dhe mbajeni në një temperaturë konstante për 2 orë. Reaksioni i hidroksipropilimit mund të kryhet në rreth 30 ℃, dhe shkalla e reagimit të hidroksipropilimit rritet shumë në 50 ℃; ngrini ngadalë temperaturën në 75 ℃ dhe kontrolloni temperaturën për 2 orë. Në 50°C, reaksioni i metilimit vështirë se reagon, në 60°C, shpejtësia e reagimit është e ngadaltë dhe në 75°C, shpejtësia e reaksionit të metilimit përshpejtohet shumë.
Përgatitja e hidroksipropil metilcelulozës me kontroll të temperaturës me shumë faza, jo vetëm që mund të kontrollojë ekuilibrin e grupeve metoksile dhe hidroksipropil, por gjithashtu ndihmon në reduktimin e reaksioneve anësore dhe pas-trajtimit, si dhe në marrjen e produkteve me strukturë të arsyeshme.
1. 3. 5 Efekti i raportit të dozës së agjentit të eterifikimit në përgatitjen e eterit të celulozës
Meqenëse hidroksipropil metilceluloza është një eter tipik i përzier jo-jonik, grupet metil dhe hidroksipropil zëvendësohen në zinxhirë të ndryshëm makromolekulare të hidroksipropil metilcelulozës, domethënë C të ndryshëm në çdo pozicion unazor të glukozës. Nga ana tjetër, raporti i shpërndarjes së metilit dhe hidroksipropilit ka shpërndarje dhe rastësi më të madhe. Tretshmëria në ujë e HPMC lidhet me përmbajtjen e grupit metoksi. Kur përmbajtja e grupit metoksi është e ulët, ai mund të shpërndahet në alkali të fortë. Me rritjen e përmbajtjes së metoksilit, ai bëhet më i ndjeshëm ndaj ënjtjes së ujit. Sa më e lartë të jetë përmbajtja e metoksisë, aq më e mirë është tretshmëria në ujë dhe mund të formulohet në llum.
Sasia e agjentit eterifikues klorur metil dhe oksid propileni ka një ndikim të drejtpërdrejtë në përmbajtjen e metoksilit dhe hidroksipropilit. Për të përgatitur hidroksipropil metilcelulozë me tretshmëri të mirë në ujë, raporti i vëllimit të lëngshëm të klorurit metil dhe oksidit të propilenit u zgjodh si 7:3.
1.3.6 Procesi optimal i prodhimit të hidroksipropil metilcelulozës
Pajisja e reaksionit është një reaktor i trazuar me presion të lartë; shpejtësia e rrotullimit është 240-350 r/min; pjesa masive e salcës është 35%; raporti i ngjeshjes së celulozës alkaline është 2. 4; Hidroksipropoksilimi në 50°C për 2 orë, metoksilimi në 75°C për 2 orë; agjent eterifikimi klorur metil dhe oksid propileni raporti i vëllimit të lëngshëm 7:3; vakum; presioni 2. 0 MPa; hollues është izopropanoli.
2. Zbulimi dhe aplikimi
2.1 SEM celulozë kërpi dhe celulozë alkali
Duke krahasuar celulozën e patrajtuar të kërpit dhe celulozën e kërpit të trajtuar me 35% NaOH, mund të konstatohet qartë se celuloza e alkalizuar ka më shumë çarje sipërfaqësore, sipërfaqe më të madhe, aktivitet më të lartë dhe reagim më të lehtë eterifikimit.
2.2 Përcaktimi i spektroskopisë infra të kuqe
Celuloza e nxjerrë nga kërcelli i kërpit pas trajtimit dhe spektri infra i kuq i HPMC i përgatitur nga celuloza e kërcellit të kërpit. Midis tyre, brezi i fortë dhe i gjerë i përthithjes në 3295 cm -1 është brezi i thithjes së dridhjeve tërheqëse të grupit hidroksil të shoqatës HPMC, brezi i përthithjes në 1250 ~ 1460 cm -1 është brezi i absorbimit të CH, CH2 dhe CH3, dhe thithja brezi në 1600 cm -1 është brezi absorbues i ujit në brezin e absorbimit të polimerit. Brezi i përthithjes në 1025cm -1 është brezi i absorbimit të C — O — C në polimer.
2.3 Përcaktimi i viskozitetit
Merrni kampionin e përgatitur të eterit të celulozës së kërcellit të kanabisit dhe shtoni në një gotë për të përgatitur një tretësirë ujore 2%, përzieni plotësisht, matni viskozitetin dhe qëndrueshmërinë e viskozitetit me një viskometër dhe matni viskozitetin mesatar 3 herë. Viskoziteti i kampionit të eterit të celulozës së kërcellit të kanabisit të përgatitur ishte 11 . 8 mPa·s.
2.4 Aplikimi i përmasave
2.4.1 Konfigurimi i llumit
Lluri përgatitet në 1000 mL të një llumi me një fraksion masiv prej 3.5%, trazohet në mënyrë të barabartë me një mikser dhe më pas vendoset në një banjë uji dhe ngrohet në 95°C për 1 orë. Në të njëjtën kohë, vini re se ena e gatimit të pulpës duhet të mbyllet mirë për të parandaluar rritjen e përqendrimit të llumit për shkak të avullimit të ujit.
2.4.2 Formulimi i slurry pH, përzierje dhe COD
Përzieni hidroksipropil metil celulozën dhe madhësinë specifike të niseshtës për të përgatitur slurin (1#~4#) dhe krahasojeni me slurin e formulës PVA (0#) për të analizuar pH, përzierjen dhe COD. Fijet e përziera me poliester-pambuk T/C65/3514.7 tex u përcaktuan me madhësinë në makinën e përcaktimit të madhësisë së mostrës ESS1000 dhe u analizua performanca e saj e përmasave.
Mund të shihet se eteri celuloz i kërcellit të kërpit të bërë në shtëpi dhe niseshteja specifike me madhësi 3 # janë formulimi i madhësisë optimale: 25% eter celulozë e kërcellit të kërpit, 65% niseshte e modifikuar dhe 10% FS-101.
Të gjitha të dhënat e përmasave janë të krahasueshme me të dhënat e madhësisë së madhësisë PVA, duke treguar se madhësia e përzier e hidroksipropil metilcelulozës dhe niseshtesë specifike ka performancë të mirë të përmasave; pH i tij është më afër neutralit; hidroksipropil metilcelulozë dhe niseshte specifike COD (17459,2 mg/L) e madhësisë specifike të përzier të niseshtës ishte dukshëm më e ulët se ajo e madhësisë PVA (26448,0 mg/L), dhe performanca e mbrojtjes së mjedisit ishte e mirë.
3. Përfundim
Procesi optimal i prodhimit për përgatitjen e celulozës eter-hidroksipropil metilcelulozë të kërcellit të kërpit për përmasa është si më poshtë: një reaktor i trazuar me presion të lartë me një shpejtësi rrotullimi prej 240-350 r/min, një fraksion masiv i salcës 35% dhe një raport kompresimi i celulozës alkali 2.4, temperatura e metilimit është 75 ℃, dhe temperatura e hidroksipropilimit është 50 ℃, secila mbahet për 2 orë, raporti i vëllimit të lëngshëm të klorurit metil dhe oksidit të propilenit është 7:3, vakum, presioni i reagimit është 2.0 MPa, izopropanoli është hollues.
Eteri i celulozës së kërcellit të kërpit u përdor për të zëvendësuar madhësinë PVA për përmasat dhe raporti optimal i madhësisë ishte: 25% eter celulozë e kërcellit të kërpit, 65% niseshte e modifikuar dhe 10% FS-101. PH i slurit është 6.5 dhe COD (17459.2 mg/L) është dukshëm më i ulët se ai i slurit PVA (26448.0 mg/L), duke treguar performancë të mirë mjedisore.
Eteri celuloz i kërcellit të kërpit u përdor për përmasat në vend të madhësisë PVA për përcaktimin e përmasave të fijeve të përziera poliester-pambuk T/C 65/3514.7tex. Indeksi i madhësisë është ekuivalent. Eteri i ri i celulozës së kërcellit të kërpit dhe madhësia e përzier e niseshtës së modifikuar mund të zëvendësojnë madhësinë PVA.
Koha e postimit: Shkurt-20-2023