تولید نانو ویسکر سلولز از گیاه بامبو و بررسی ویژگی های آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دنشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه صنایع خمیر و کاغذ/دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استادیار گروه صنایع خمیر و کاغذ/دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 دانش آموخته دکترای صنایع خمیر وکاغذ/دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

در سال های اخیر، تولید نانو ویسکر سلولز از منابع تجدیدپذیر، به علت ویژگی های مکانیکی استثنایی (مقاومت و مدول ویژه زیاد)، سطح ویژه زیاد، منافع زیست محیطی و قیمت کمتر و فراوانی مواد اولیه آن مورد توجه قرار گرفته است، لذا در پژوهش حاضر به تولید نانو ویسکر سلولز از گیاه بامبو پرداخته شد. هدف اصلی در این پژوهش، امکان‌سنجی تهیه نانو ویسکر سلولز از سلولز گونه بامبو و مطالعه ویژگی های آن از جنبه های مرفولوژیک و ساختاری و همچنین به دست آوردن شرایط بهینه هیدرولیز اسیدی برای تولید نانو ویسکر سلولز است. به این منظور از خمیر کاغذ سودا-آنتراکینون بامبو برای تهیه آلفا سلولز استفاده شد. بعد از یک مرحله رنگ بری با کلریت سدیم، هیدرولیز اسیدی آلفا سلولز حاصل با استفاده از اسید سولفوریک 64 درصد، با نسبت اسید به سلولز 8 به 1 و در سه زمان 25، 35 و 45 دقیقه و سه دمای 40، 45 و 50 درجه سانتی گراد انجام شد. ویژگی های نانو ویسکر حاصل توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، پراش اشعه ایکس (XRD) و تفرق نور پویا (DLS) بررسی شد. نتایج نشان داد بازده آلفا-سلولز حاصل برابر 73.22 درصد بود. نتایج حاصل از هیدرولیز اسیدی نشان داد که تیمار 45 درجه سانتی گراد و 25 دقیقه بهترین شرایط تولید نانوویسکر سلولز از بامبو می باشد. نانو ویسکرهای تولید شده تحت شرایط بهینه دارای کریستالیته 84 درصد، بازده 12.25 درصد و قطر بین 7 تا 12 نانو متر بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Production of Cellulose Nanowhisker from bamboo and Evaluation of Its Properties

نویسنده [English]

  • Elahe Mehri 1
چکیده [English]

The production of cellulose nanowhisker from renewable sources, due to its unique mechanical properties (high strength and specific modulus), high specific surface area, environmental benefits and low production costs, has been recently on great attention. Thus,the production of cellulose nanowhisker from bamboo has been evaluated in the present study. The main purpose of this research is to evaluate the possibility of the production of nanowhisker from cellulose of bamboo and, also to study its morphological and structural properties as well as to determine the optimum acid hydrolysis condition for the production of cellulose nanowhisker. The soda-AQ pulp of bamboo was used to produce of alpha-cellulose. After one stage bleaching using sodium chlorite, acidic hydrolysis of alpha cellulose using 64% sulfuric acid has been done under the following condition: acid/cellulose ratio = 8/1, time: 25, 35 and 45 minutes, temp.= 40, 45 and 50 °C. The properties of the obtained cellulose nanowhiskers were investigated using atomic force microscope (AFM), X-ray diffraction (XRD) and dynamic light scattering (DLS). Results showed that the yield of alpha cellulose was 73/22%. The results of acidic hydrolysis showed that the run done at 45°C and 45 min. was the optimum one, which could produce cellulose nanowhisker with 84% crystallinity, 12.25% yield and 7-12 nm diameter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • bamboo
  • alpha cellulose
  • cellulose nanowhisker
  • acidic hydrolysis