Novi proboj u ekstrakciji jute celuloze: Analiza procesa reaktora sumporne kiseline

Kao prirodno biljno vlakno, vlakna od jute imaju brojne prednosti kao što su visoki prinos, niska cijena i izvrsna mehanička svojstva. Naširoko se koristi u ukrasu, pakiranju, tekstilu, medicinskim i drugim poljima. Međutim, pored celuloze, vlakna od jute također sadrže nečistoće poput hemiceluloze, lignina i pektina. Prisutnost ovih nečistoća ograničava primjenu vlakana od jute u poljima vrhunskih. Stoga je učinkovita ekstrakcija jute celuloze postala ključ za povećanje dodane vrijednosti vlakana od jute. Trenutno su kemijske, fizičke i biološke metode uobičajene metode za pripremu celuloze, ali sve imaju oštećenja poput dugog postupka pripreme, mnogih koraka sušenja i velike potrošnje energije. Pored toga, visoke koncentracije kiseline i alkalija imaju veliki utjecaj na stupanj polimerizacije i strukturu celuloze u uvjetima visoke temperature, što utječe na performanse primjene celuloze. U pozadini, nastao je proces reaktora sumporne kiseline, donoseći nove proboje u ekstrakciji jute celuloze.

Osnovni princip metode sumporne kiseline za ekstrakciju celuloze je hidrolizirati vlakna od jute sa sumpornom kiselinom kako bi se uklonila ne-kristalna regija u strukturi celuloze, dobivajući tako celulozu s visokom kristalnošću. Hidroliza sumporne kiseline ne samo da može razgraditi nekristalnu regiju celuloze, već također uvesti nabijene polu-ester skupine sulfata na površini celuloze, što pomaže u poboljšanju disperzibilnosti i stabilnosti celuloze.

(I) Tradicionalne metode ekstrakcije
Trenutno se vlakna od jute tradicionalno koristi u širokom rasponu polja, a njegove metode ekstrakcije uglavnom uključuju kemijsku metodu, fizičku metodu, biološku metodu ili kombinaciju nekoliko metoda. Na primjer, postupak stvaranja jute celuloze tradicionalnom kemijskom metodom je prethodna obrada vlakana - alkalno kipuće alkalije s visokom temperaturom - tretman natrijevog klorita - tretman alkalija - pranje vode - sušenje - celuloza.
(Ii) Ograničenja
Tradicionalne metode imaju mnogo nedostataka. Proces pripreme je dugačak i uključuje više koraka, što čini cijeli proces ekstrakcije dugotrajnim; Mnogo je koraka sušenja, što povećava potrošnju energije; Potrošnja energije je visoka, a upotreba kiseline visoke koncentracije i alkalije u visokim temperaturnim uvjetima ne samo da ima visoke zahtjeve na opremi, već ima i veliki utjecaj na stupanj polimerizacije i strukture celuloze, što utječe na performanse primjene celuloze.

(I) Protok procesa
1. Prethodna obrada:
• Srušite vlakna od jute na odgovarajuću veličinu čestica (poput {0}. 180mm sita) za naknadnu obradu. • Upotrijebite vodu ili druga otapala za uklanjanje komponenti topljivih u vodi u vlaknima od jute.
2. Ekstrakcija celuloze:
• Postavite prethodno tretirani vlaknasti prah u reaktor i dodajte otopinu sumporne kiseline (poput 2% -3% sumporne kiseline).
• reagirati na određenoj temperaturi (poput 40 stupnjeva) i vremena (kao što je 1 sat) i osigurati da se reakcija u potpunosti provodi putem kondenzacijskog refluksnog uređaja.
• Nakon završetka reakcije, ostatak operite velikom količinom vode nekoliko puta dok ne bude neutralan.
3. Pročišćavanje:
• Operite ekstrahiranu celulozu velikom količinom vode nekoliko puta dok ne bude neutralno uklanjanje zaostale kiseline i nečistoća.
• Dobijte čistu celulozu filtracijom i sušenjem (poput sušenja na 60 stupnjeva).

(Ii) Ključni parametri
• Temperatura: Temperatura obrade kiseline kontrolira se na 50 stupnjeva -60. Temperatura ima važan utjecaj na brzinu reakcije i učinak uklanjanja nečistoće. Previsoka temperatura može uzrokovati razgradnju celuloze, dok će preniska temperatura usporiti brzinu reakcije.
• Vrijeme: Vrijeme izolacije kiseline je 45min -90 min. Ako je vrijeme prekratko, nečistoće se neće temeljito ukloniti; Ako je vrijeme predugo, može utjecati na performanse celuloze.
• Omjer kupke: omjer kupke je općenito 1: 10-1: 20. Prikladan omjer kupke može osigurati da vlakna od jute u potpunosti bude u kontaktu s tekućinom za liječenje i poboljšati učinak liječenja.
• Doziranje sumporne kiseline: Doziranje sumporne kiseline određuje se prema zahtjevima procesa, uglavnom 6g/l -8 g/l. Prekomjerna doza sumporne kiseline povećat će troškove i može uzrokovati koroziju opreme; Premalo doze sumporne kiseline rezultirat će lošim uklanjanjem nečistoće.

(I) Kratki protok procesa
U usporedbi s tradicionalnim metodama, protok procesa reaktora sumporne kiseline je jednostavniji i smanjuje nepotrebne korake, skraćujući na taj način vrijeme pripreme i poboljšava učinkovitost proizvodnje.
(Ii) Niska potrošnja energije
Proces ima manje koraka sušenja, a svi se procesi rade pod normalnim tlakom, što smanjuje potrošnju energije. Istodobno se koriste ekološki prihvatljivi aditivi, a količina kemijskih aditiva je mala, što dodatno smanjuje troškove proizvodnje.
(Iii) visoka stopa uklanjanja nečistoće
Nakon što je postupak liječenja reaktorom sumporne kiseline, učinak uklanjanja nečistoće u vlaknima jute je dobar, posebno učinak uklanjanja lignina i hemiceluloze je značajan. Na primjer, nakon biološkog kemijskog kombiniranog tretmana, sadržaj hemiceluloze u vlaknima jute smanjen je sa 10,21%na 5,35%, što je smanjenje od 47,6%; Sadržaj lignina smanjen je s 8,25%na 7,43%, što je smanjenje od 9,66%, povećavajući na taj način sadržaj celuloze u vlaknima jute za 8,39%.
(Iv) Nema oštećenja strukture i performansi celuloze
Celuloza proizvedena ovim postupkom ima visok sadržaj -keluloze i ne oštećuje strukturu i performanse celuloze, čime se osigurava kvaliteta i performanse primjene celuloze.

Proces reaktora sumporne kiseline napravio je nove proboje u području ekstrakcije jute celuloze, sa značajnim prednostima kao što su kratki protok procesa, niska potrošnja energije, visoka brzina uklanjanja nečistoće i bez oštećenja strukture i performansi celuloze. U usporedbi s tradicionalnim procesima, ovaj postupak može učinkovitije izdvojiti jutu celulozu, smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati kvalitetu proizvoda i imati široke izglede za primjenu.
U budućnosti se, uz kontinuirani razvoj i inovacija tehnologije, očekuje se da će proces reaktora sumporne kiseline biti dodatno optimiziran i poboljšan. Na primjer, mogu se proučavati učinkovitije strukture reaktora i radne uvjete za poboljšanje učinkovitosti reakcije i učinaka uklanjanja nečistoće; Mogu se razviti novi pripravci o bioenzima kako bi se dodatno smanjili troškovi proizvodnje; i obrada otpada i recikliranje u procesu mogu se ojačati kako bi se postigla zelena proizvodnja. Vjeruje se da će se u skoroj budućnosti proces reaktora sumporne kiseline šire koristiti u industriji vlakana od jute, promičući razvoj industrije vlakana od jute prema vrhunskim i zelenim smjerovima.