Сочинение на тему Применение лигноцеллюлозного материала
- Опубликовано: 10.10.2020
- Предмет: Наука, Окружающая обстановка
- Темы: Окружающая среда, Природа, Технологии, Химия
Применение лигноцеллюлозного материала после структурной модификации для формирования композиционных материалов для поглощения органических загрязнителей из текстильных стоков. Акцент будет сделан на разработке композитных материалов на основе аффинных мембран с селективностью в отношении широкого спектра органических загрязнителей. Многие из модифицированной целлюлозы оказались регенерируемыми и пригодными для повторного использования в течение ряда циклов, позволяющих извлекать адсорбированный органический загрязнитель в более концентрированной форме. Использование модифицированных целлюлозных композитов, получаемых из сельскохозяйственных отходов, с учетом экологической реабилитации, является привлекательным из-за их биологически возобновляемого характера, их повсеместной доступности и их экономической эффективности.
Сельскохозяйственные отходы (АВ) – это остатки и остатки от выращивания и переработки сырых сельскохозяйственных продуктов, таких как фрукты, овощи и сельскохозяйственные культуры, отходы животноводства, которые обычно не имеют каких-либо прямых экономических ценностей и являются только предназначен для утилизации. AW включает как природные, так и ненатуральные отходы, образующиеся в результате различных видов сельскохозяйственной деятельности, таких как сельское хозяйство, садоводство, семеноводство, пастбища, огороды, питомники и даже лесные массивы, в результате чего образуются твердые, жидкие или жидкие отходы.
Остатки и отходы сельского хозяйства и смежных отраслей составляют значительную долю мирового сельскохозяйственного производства. При рассмотрении того, как эти отходы превращаются в ценный продукт, возникает необходимость в знаниях, как это сделать, и в участии различных специальных процессов. Затраты на вывоз этих остатков, транспортировку и переработку этих отходов считаются экономически невыгодными. Но возможности и возможности для переработки этих отходов в различные виды добавленной стоимости приобретают все большую популярность в наши дни.
Остатки сельскохозяйственных культур являются потенциальными источниками для различных услуг с добавленной стоимостью, находят применение в окружающей среде, в источниках выработки энергии, для устранения загрязнения и т. д. Остатки сельскохозяйственных культур в основном состоят из линглоцеллюлозных материалов.
Целлюлоза – это самый доступный природный полимер на земле, а также одна из самых интересных, естественно существующих супрамолекулярных структур. Конкретная трехмерная сеть, образованная водородными связями, приводит к сложной структуре, образованной нанодоменами кристаллической структуры, сосуществующими с аморфными частями. Эта кристаллическая структура ответственна за ее собственную прочность и относительно высокую химическую стабильность. Последующая ультраструктура целлюлозных волокон также ответственна за адсорбционные свойства лигноцеллюлозного материала. Информация об этом режиме сборки в наномасштабе (уровне) необходима для более глубокого понимания уникальных свойств.
Химическая формула целлюлозы – C6H10O5. Базовые единицы глюкозы связаны друг с другом β-1,4-гликозидными связями, образованными между атомами углерода C-1 и C-4 соседних единиц глюкозы. Целлюлоза представляет собой линейный синдиотактический гомополимер, состоящий из единиц D-ангидроглюкозы (AGU), которые связаны друг с другом β-1,4-глюкозидными связями, образованными между атомами углерода C (1) и C (4) соседних единиц глюкозы. Длина цепи целлюлозы, выраженная в количестве составляющих AGU (степень полимеризации, DP или n), варьируется в зависимости от происхождения и обработки сырья. В случае древесной массы, значения обычно находятся между 300-1700. Хлопок и другие растительные волокна имеют значения DP в диапазоне 800-10000. Молекулярная структура придает целлюлозе такие характерные свойства, как гидрофильность, хиральность, разлагаемость и широкая химическая изменчивость, обусловленная высокой донорной реакционной способностью групп ОН. Внутримолекулярная водородная связь является основной причиной относительной жесткости и жесткости молекулы целлюлозы, что отражается в ее высокой склонности к кристаллизации и ее способности образовывать фибриллированные нити. Кроме того, жесткости цепи способствует β-глюкозидная связь, которая, в отличие от α-глюкозидной связи в крахмале, предопределяет линейный характер цепи и конформацию стула пиранозного кольца.
Целлюлоза может быть получена из многих видов происхождения, таких как растения (хлопчатник, рисовая шелуха, банановый рахис и сахарный тростник) и бактерии (Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium, Sarcina, Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Aerobacter и Azotobac). , Обычно волокна целлюлозы могут быть получены для получения нановолокон целлюлозы, нанокристаллической целлюлозы и ацетата целлюлозы. Этот дешевый и легко доступный источник вызвал огромный интерес к превращению целлюлозы в более ценные продукты. Кроме того, целлюлоза является возобновляемым природным полимером и, следовательно, считается альтернативой неразлагаемым полимерам на основе ископаемого топлива. Несколько систем растворителей растворения, таких как водная щелочь / мочевина, ионная жидкость и N-метилморфолин-N-оксид (NMMO) / вода, были использованы для изучения возможности применения целлюлозы в различных областях с различными формами и конфигурациями.
Недавно нанотехнологии стали междисциплинарным инструментом для продвижения нанокомпозитов для различных применений, в том числе для защиты окружающей среды. Наноцеллюлоза встречается либо в виде стержнеобразных нанокристаллов (целлюлозный нанокристалл (CNC)), либо в виде гибких тонких фибрилл (целлюлозное нановолокно (CNF)), и является устойчивым и экологичным наноматериалом, который находит широкое применение в качестве нанокомпозитов. Наноацеллюлоза приобретает все большее значение в области наноармированных полимеров благодаря своим уникальным и привлекательным свойствам, таким как возобновляемость, более высокая прочность, биоразлагаемость, более высокое соотношение размеров и больше. На протяжении многих лет было проведено множество исследований по выделению нановолокон из различных целлюлозных источников (Jawadhi et al 2017).
Термин микрофибриллированная / наноцеллюлоза (МФЦ) был впервые использован в конце 1970-х годов Турбаком, Снайдером и Сандбергом в ITT Rayonier Labs, Нью-Джерси, США, для описания продукта, приготовленного в виде гелеобразного материала путем пропускания. древесную массу пропускают через гомогенизатор при высокой температуре и давлении с последующим ударным воздействием на твердую поверхность. Термин микрофибрилла является историческим термином, который обычно вводит в заблуждение, поскольку он не отражает реальное измерение наноразмера фибрилл.
Наноцеллюлозу, извлеченную из растений, сельскохозяйственных / лесных культур или остатков, можно классифицировать по двум основным подкатегориям, а именно: нанофибриллированная целлюлоза (NFC) и нанокристаллическая целлюлоза (NCC). NFC – это длинная, гибкая, запутанная сеть диаметром около 1–100 нм, состоящая из чередующихся кристаллических и аморфных доменов. NFC также известен как MFC из-за его длины, которая составляет до нескольких микрометров. С другой стороны, NCC имеет прямые кристаллические стержнеобразные формы и имеет относительно более низкое соотношение сторон с типичным диаметром 5–20 нм. Длина варьируется от 100 до 500 нм, а высокая кристалличность – от 54 до 88%.
Наноцеллюлозные гели сильно разжижаются при сдвиге (то есть вязкость теряется при введении поперечных сил). Способность к истончению при сдвиге особенно полезна в различных областях нанесения покрытий. В полукристаллических полимерах, таких как целлюлоза, кристаллические области считаются газонепроницаемыми. Соотношение прочности и массы кристаллической целлюлозы в 8 раз выше, чем у нержавеющей стали; таким образом, он обладает превосходными механическими свойствами, которые можно использовать в различных материалах.
NFC может быть выделен из целлюлозных материалов с использованием широкого спектра методов, включая химическую обработку, ферментативную обработку и механическую обработку. Предварительная обработка целлюлозных волокон или комбинация двух или более методов обычно используются для получения желаемых характеристик NFC наряду с эффективными фибриллированием и выходом, а также минимизацией энергопотребления.
Химическая предварительная обработка предпочтительно проводится перед механическим выделением NFC для облегчения фибрилляции целлюлозных волокон. Соответствующие химические предварительные обработки, такие как щелочно-кислотная обработка, окисление 2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксильного радикала (TEMPO), ферментативный гидролиз и ионные жидкости, способствуют доступу гидроксильных групп, увеличивают внутреннюю поверхность целлюлозных волокон, улучшают кристалличность и разрушает целлюлозные водородные связи, что приводит к повышению реакционной способности волокон.
Структура и морфология целлюлозы стала основной темой в различных исследованиях по всему миру, прокладывая путь к созданию модифицированных целлюлоз для различных применений. Целлюлоза с химической формулой (C6H10O5) n представляет собой органическое соединение, которое состоит из линейного полисахарида единиц D-глюкопиранозы, соединенных друг с другом – (1–4) -гликозидными звеньями. Повторяющаяся единица представляет собой димер глюкозы, который известен как целлобиоза. Каждый мономер в целлюлозной цепи имеет три гидроксильные группы. Расположение трех гидроксильных групп находится в положениях С2 и С3 (вторичные гидроксильные группы) и С6 (первичные гидроксильные группы). Эти три гидроксильные группы способны образовывать два типа водородных связей, которые представляют собой внутримолекулярные водородные связи и межмолекулярные водородные связи. Внутримолекулярная водородная связь относится к связи между кольцами D-глюкопиранозы внутри полимерных цепей, тогда как межмолекулярная водородная связь относится к связи с другими полимерными цепями. Эти два типа водородных связей позволяют формировать очень плотную молекулярную структуру, которая приводит к созданию трехмерных кристаллических и подобных ткани структур.
Одиночный элементарный целлюлозный фибрилла имеет тенденцию накапливаться друг на друге и вызывать агрегацию микрофибриллярных волокон целлюлозной цепи из-за сильной аффинности водородных связей. Волокна целлюлозной цепи образуются путем агрегации молекул целлюлозы в микрофибриллы, которые образуют либо высокоупорядоченные (кристаллические), либо менее упорядоченные (аморфные) области. Отдельные волокна, образующие целлюлозную цепь, известны как микрофибриллы, поскольку они упакованы вместе в более крупные блоки целлюлозных волокон. Позже микрофибриллы продолжают образовывать микрофибриллярный пучок и в конечном итоге волокна целлюлозы.
Нановолокнистая целлюлоза – это целлюлозное волокно с диаметром менее 100 нм и длиной в несколько сотен нанометров. Нанофибра целлюлозы (CNF), также известная как микрофибриллированные, нанофибриллы, микрофибриллы и нанофибриллированная целлюлоза. Общий термин «нанофибра» использовался для определения отдельных элементов наноцеллюлозы. Природных источников волокна в изобилии, начиная от растений, семян, стеблей или любого вида роста, который состоит из древесной структуры. Клеточные стенки древесных волокон состоят из повторяющейся кристаллической структуры, образующейся в результате агрегации целлюлозных цепей. Получение целлюлозных нановолокон, полученных из различных источников, было продемонстрировано многочисленными исследовательскими группами, например, кокосовой шелухой, кожурой банана, жмыхом, соломой пшеницы и соей. Нановолокна целлюлозы могут быть выделены из необработанных источников с использованием множества различных методов, включая обработку щелочными растворами, обычную варку целлюлозы, механическое разделение, кислотный гидролиз и паровой взрыв. Эти методы нацелены на удаление аморфной области гемицеллюлозы и лигнина частей сырых волокон и оставление целлюлозных нановолокон. Тем не менее, немногие из этих методов применимы на промышленном уровне, учитывая его экономические и экологические проблемы. Переработка целлюлозных нановолокон интересна тем, что облегчает удаление большинства сельскохозяйственных отходов и превращается в армирующие материалы в высокоэффективных композитах и изделиях из бумаги и картона.
Цель этого эксперимента – получить представление о полностью настраиваемой программе LabVIEW и понять, как инженеры используют программу в своих интересах, чтобы создать собственную лабораторию, которая
Полимеры представляют собой большие молекулы и имеют одну и ту же структурную единицу, повторяющуюся снова и снова, и эти повторяющиеся единицы известны как мономеры. Эти
Где Баррамунди, часть семейства морских окуней, и аборигенское слово «крупная серебряная рыба» ценятся за боевой дух, вкус и размер. Они могут быть найдены в прибрежных