Kejayaan baru dalam pengekstrakan sel jute: Analisis Proses Reaktor Asid Sulfurik

Sebagai serat tumbuhan semulajadi, serat jute mempunyai banyak kelebihan seperti hasil yang tinggi, harga yang rendah, dan sifat mekanikal yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam bidang hiasan, pembungkusan, tekstil, perubatan dan lain -lain. Walau bagaimanapun, sebagai tambahan kepada selulosa, serat jut juga mengandungi kekotoran seperti hemiselulosa, lignin, dan pektin. Kehadiran kekotoran ini mengehadkan penggunaan serat jute dalam bidang mewah. Oleh itu, pengekstrakan selulosa jute yang cekap telah menjadi kunci untuk meningkatkan nilai tambah serat jut. Pada masa ini, kaedah kimia, fizikal, dan biologi adalah kaedah biasa untuk menyediakan selulosa, tetapi mereka semua mempunyai kecacatan seperti proses penyediaan lama, banyak langkah pengeringan, dan penggunaan tenaga yang tinggi. Di samping itu, kepekatan asid dan alkali yang tinggi mempunyai pengaruh yang besar terhadap tahap pempolimeran dan struktur selulosa di bawah keadaan suhu tinggi, yang mempengaruhi prestasi aplikasi selulosa. Terhadap latar belakang ini, proses reaktor asid sulfurik muncul, membawa kejayaan baru dalam pengekstrakan selulosa jut.

Prinsip asas kaedah asid sulfurik untuk mengekstrak selulosa adalah untuk menghidrolisis serat jut dengan asid sulfurik untuk menghilangkan rantau bukan kristal dalam struktur selulosa, dengan itu memperoleh selulosa dengan kristal yang tinggi. Hidrolisis asid sulfurik bukan sahaja boleh merendahkan kawasan selulosa bukan kristal, tetapi juga memperkenalkan kumpulan separuh sulfat yang dikenakan pada permukaan selulosa, yang membantu meningkatkan penyebaran dan kestabilan selulosa.

(I) kaedah pengekstrakan tradisional
Pada masa ini, serat jut secara tradisional digunakan dalam pelbagai bidang, dan kaedah pengekstrakannya terutamanya termasuk kaedah kimia, kaedah fizikal, kaedah biologi, atau gabungan beberapa kaedah. Sebagai contoh, proses menghasilkan selulosa jut oleh kaedah kimia tradisional adalah pretreatment serat - suhu tinggi alkali mendidih - rawatan natrium klorit - rawatan alkali - basuh air - pengeringan - selulosa.
(Ii) batasan
Kaedah tradisional mempunyai banyak kecacatan. Proses penyediaan adalah panjang dan melibatkan pelbagai langkah, yang menjadikan keseluruhan proses pengekstrakan memakan masa; Terdapat banyak langkah pengeringan, yang meningkatkan penggunaan tenaga; Penggunaan tenaga adalah tinggi, dan penggunaan asid kepekatan tinggi dan alkali di bawah keadaan suhu tinggi bukan sahaja mempunyai keperluan yang tinggi terhadap peralatan, tetapi juga mempunyai kesan yang besar terhadap tahap pempolimeran dan struktur selulosa, dengan itu mempengaruhi prestasi aplikasi selulosa.

(I) Aliran proses
1. Pretreatment:
• Hancurkan serat jut kepada saiz zarah yang sesuai (seperti 0. 180mm ayak) untuk pemprosesan berikutnya. • Gunakan air atau pelarut lain untuk mengeluarkan komponen larut air dalam serat jut.
2. Pengekstrakan selulosa:
• Letakkan serbuk serat jute pretreat ke dalam reaktor dan tambah larutan asid sulfurik (seperti 2% -3% asid sulfurik).
• Reaksi pada suhu tertentu (seperti 40 darjah) dan masa (seperti 1 jam), dan pastikan reaksi itu dilakukan sepenuhnya melalui peranti refluks pemeluwapan.
• Selepas tindak balas selesai, basuh residu dengan sejumlah besar air beberapa kali sehingga ia neutral.
3. Pembersihan:
• Basuh selulosa yang diekstrak dengan sejumlah besar air beberapa kali sehingga ia neutral untuk menghilangkan asid dan kekotoran sisa.
• Dapatkan selulosa tulen dengan penapisan dan pengeringan (seperti pengeringan pada 60 darjah).

(Ii) parameter utama
• Suhu: Suhu rawatan asid dikawal pada tahap 50 darjah -60. Suhu mempunyai pengaruh penting terhadap kadar tindak balas dan kesan penyingkiran kekotoran. Suhu yang terlalu tinggi boleh menyebabkan kemerosotan selulosa, sementara suhu yang terlalu rendah akan melambatkan kadar tindak balas.
• Masa: Masa penebat rawatan asid ialah 45min -90 min. Sekiranya masa terlalu pendek, kekotoran tidak akan dikeluarkan dengan teliti; Sekiranya masa terlalu lama, prestasi selulosa mungkin terjejas.
• Nisbah mandi: Nisbah mandi umumnya 1: 10-1: 20. Nisbah mandi yang sesuai dapat memastikan bahawa serat jut sepenuhnya bersentuhan dengan cecair rawatan dan meningkatkan kesan rawatan.
• Dos asid sulfurik: Dos asid sulfurik ditentukan mengikut keperluan proses, umumnya 6g/l -8 g/l. Dos asid sulfurik yang berlebihan akan meningkatkan kos dan boleh menyebabkan kakisan kepada peralatan; Terlalu sedikit dos asid sulfurik akan mengakibatkan penyingkiran kekotoran yang lemah.

(I) aliran proses pendek
Berbanding dengan kaedah tradisional, aliran proses reaktor asid sulfurik lebih mudah dan mengurangkan langkah -langkah yang tidak perlu, dengan itu memendekkan masa penyediaan dan meningkatkan kecekapan pengeluaran.
(Ii) penggunaan tenaga yang rendah
Proses ini mempunyai langkah pengeringan yang lebih sedikit, dan semua proses dikendalikan di bawah tekanan normal, yang mengurangkan penggunaan tenaga. Pada masa yang sama, bahan tambahan mesra alam digunakan, dan jumlah bahan tambahan kimia adalah kecil, yang seterusnya mengurangkan kos pengeluaran.
(Iii) kadar penyingkiran pencemaran yang tinggi
Selepas dirawat oleh proses reaktor asid sulfurik, kesan penyingkiran kekotoran dalam serat jut adalah baik, terutamanya kesan penyingkiran lignin dan hemiselulosa adalah penting. Sebagai contoh, selepas rawatan gabungan biologi-kimia, kandungan hemiselulosa dalam serat jut dikurangkan dari 10.21%hingga 5.35%, penurunan sebanyak 47.6%; Kandungan lignin dikurangkan dari 8.25%hingga 7.43%, penurunan 9.66%, dengan itu meningkatkan kandungan selulosa dalam serat jute sebanyak 8.39%.
(Iv) Tiada kerosakan struktur dan prestasi selulosa
Selulosa yang dihasilkan oleh proses ini mempunyai kandungan tinggi -cellulosa dan tidak merosakkan struktur dan prestasi selulosa, dengan itu memastikan kualiti dan prestasi aplikasi selulosa.

Proses reaktor asid sulfurik telah membuat penemuan baru dalam bidang pengekstrakan selulosa jut, dengan kelebihan yang signifikan seperti aliran proses pendek, penggunaan tenaga yang rendah, kadar penyingkiran pencemaran yang tinggi, dan tidak ada kerosakan kepada struktur dan prestasi selulosa. Berbanding dengan proses tradisional, proses ini dapat mengekstrak selulosa selulosa dengan lebih cekap, mengurangkan kos pengeluaran, dan meningkatkan kualiti produk, dan mempunyai prospek aplikasi yang luas.
Pada masa akan datang, dengan pembangunan berterusan dan inovasi teknologi, proses reaktor asid sulfurik dijangka akan dioptimumkan dan diperbaiki lagi. Sebagai contoh, struktur reaktor yang lebih cekap dan keadaan operasi boleh dikaji untuk meningkatkan kecekapan tindak balas dan kesan penyingkiran kekotoran; Persiapan bioenzim baru boleh dibangunkan untuk mengurangkan kos pengeluaran; dan rawatan sisa dan kitar semula dalam proses dapat diperkuat untuk mencapai pengeluaran hijau. Adalah dipercayai bahawa dalam masa terdekat, proses reaktor asid sulfurik akan lebih banyak digunakan dalam industri serat jute, mempromosikan pembangunan industri serat jut ke arah high-end dan hijau.