황마 셀룰로오스 추출의 새로운 혁신 : 황산 반응기 공정 분석

천연 식물 섬유로서 황마 섬유에는 높은 수율, 저가 및 우수한 기계적 특성과 같은 많은 장점이 있습니다. 장식, 포장, 섬유, 의료 및 기타 분야에 널리 사용됩니다. 그러나, 셀룰로오스 외에, 황마 섬유는 헤미 셀룰로스, 리그닌 및 펙틴과 같은 불순물을 함유한다. 이러한 불순물의 존재는 고급 필드에서 황마 섬유의 적용을 제한한다. 따라서, 황마 셀룰로오스의 효율적인 추출은 황마 섬유의 부가 가치를 증가시키는 열쇠가되었다. 현재, 화학적, 물리적, 생물학적 방법은 셀룰로오스를 준비하는 일반적인 방법이지만, 긴 준비 과정, 많은 건조 단계 및 고 에너지 소비와 같은 결함이 있습니다. 또한, 고농도의 산 및 알칼리는 고온 조건 하에서 셀룰로오스의 중합 정도 및 구조에 큰 영향을 미쳐 셀룰로오스의 적용 성능에 영향을 미친다. 이러한 배경에 비해 황산 반응기 공정이 시작되어 황마 셀룰로오스 추출에 새로운 혁신이 생겼습니다.

셀룰로오스를 추출하기위한 황산 방법의 기본 원리는 황산으로 황마 섬유를 가수 분해하여 셀룰로오스 구조에서 비결정 영역을 제거하여 높은 결정도로 셀룰로오스를 얻는 것입니다. 황산 가수 분해는 셀룰로오스의 비결정 영역을 분해 할 수있을뿐만 아니라 셀룰로오스 표면에 하전 된 황산염 반 미세기를 도입하여 셀룰로오스의 분산 성 및 안정성을 개선하는 데 도움이됩니다.

(i) 전통적인 추출 방법
현재, 황마 섬유는 전통적으로 광범위한 필드에서 사용되며, 추출 방법에는 주로 화학적 방법, 물리적 방법, 생물학적 방법 또는 여러 방법의 조합이 포함됩니다. 예를 들어, 전통적인 화학적 방법에 의해 황마 셀룰로오스를 생산하는 과정은 섬유 전처리 - 고온 알칼리 비등 - 나트륨 염소산나산 나트륨 처리 - 알칼리 처리 - 물 세척 - 건조 - 셀룰로오스입니다.
(ii) 제한
전통적인 방법에는 많은 결함이 있습니다. 준비 과정은 길고 여러 단계가 포함되어 전체 추출 프로세스가 시간이 소요됩니다. 에너지 소비를 증가시키는 많은 건조 단계가 있습니다. 에너지 소비는 높으며, 고온 조건 하에서 고농도 산 및 알칼리의 사용은 장비에 대한 높은 요구 사항을 가지고있을뿐만 아니라 셀룰로오스의 중합 및 구조 정도에 큰 영향을 미쳐 셀룰로오스의 적용 성능에 영향을 미칩니다.

(i) 프로세스 흐름
1. 전처리 :
• 황마 섬유를 후속 처리를 위해 적절한 입자 크기 (예 : 0. 180mm 체)로 분쇄하십시오. • 물이나 다른 용매를 사용하여 황마 섬유에서 수용성 성분을 제거하십시오.
2. 셀룰로오스 추출 :
• 전처리 된 황마 섬유 분말을 반응기에 넣고 황산 용액 (예 : 2% -3% 황산)을 첨가하십시오.
• 특정 온도 (예 : 40도) 및 시간 (예 : 1 시간)에서 반응하고 응축 환류 장치를 통해 반응이 완전히 수행되도록하십시오.
• 반응이 완료된 후에는 중성이 될 때까지 많은 양의 물로 잔류 물을 여러 번 씻으십시오.
3. 정화 :
• 추출 된 셀룰로오스를 대량의 물로 세척하여 잔류 산 및 불순물을 제거하는 것이 중립이 될 때까지 여러 번 씻으십시오.
• 여과 및 건조에 의해 순수한 셀룰로오스를 얻습니다 (예 : 60도 건조).

(ii) 주요 매개 변수
• 온도 : 산 처리 온도는 50도 -60 정도로 제어됩니다. 온도는 반응 속도 및 불순물 제거 효과에 중요한 영향을 미칩니다. 온도가 너무 높으면 셀룰로오스 분해가 발생할 수 있지만 너무 낮은 온도는 반응 속도가 느려집니다.
• 시간 : 산 처리 절연 시간은 45 분 -90 min입니다. 시간이 너무 짧으면 불순물은 철저히 제거되지 않습니다. 시간이 너무 길면 셀룰로오스의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
• 목욕 비율 : 목욕 비율은 일반적으로 1 : 10-1 : 20입니다. 적합한 목욕 비율은 황마 섬유가 처리 액체와 완전히 접촉하고 처리 효과를 향상시킬 수 있습니다.
• 황산 용량 : 황산 투여 량은 공정 요건, 일반적으로 6g/l -8 g/l에 따라 결정됩니다. 과도한 황산 복용량은 비용을 증가시키고 장비에 부식을 일으킬 수 있습니다. 황산 복용량이 너무 적으면 불순물이 불순물 제거가 발생합니다.

(i) 짧은 프로세스 흐름
전통적인 방법과 비교하여 황산 반응기 공정 흐름은 더 간단하고 불필요한 단계를 줄여 준비 시간을 단축하고 생산 효율을 향상시킵니다.
(ii) 낮은 에너지 소비
공정에는 건조 단계가 적고 모든 프로세스는 정상 압력 하에서 작동하여 에너지 소비를 줄입니다. 동시에, 환경 친화적 인 첨가제가 사용되며 화학 첨가제의 양이 작아 생산 비용이 더욱 줄어 듭니다.
(iii) 높은 불순물 제거율
황산 반응기 공정에 의해 처리 된 후, 황마 섬유에서의 불순물 제거 효과는 우수하며, 특히 리그닌 및 헤미 셀룰로오스의 제거 효과가 중요하다. 예를 들어, 생물학적 화학적 결합 처리 후, 황마 섬유의 헤미 셀룰로스 함량은 10.21%에서 5.35%로 감소하여 47.6%의 감소; 리그닌 함량은 8.25%에서 7.43%로 감소하여 9.66%감소하여 황마 섬유의 셀룰로오스 함량을 8.39%증가시켰다.
(iv) 셀룰로오스 구조 및 성능의 손상이 없습니다
이 공정에 의해 생성 된 셀룰로오스는 -셀룰로스 함량이 높고 셀룰로오스 구조 및 성능을 손상시키지 않으므로 셀룰로오스의 품질 및 적용 성능을 보장합니다.

황산 반응기 공정은 황마 셀룰로오스 추출 분야에서 새로운 획기적인 혁신을 일으켰으며, 짧은 공정 흐름, 낮은 에너지 소비, 높은 불순물 제거 속도 및 셀룰로오스 구조 및 성능의 손상이없는 것과 같은 상당한 이점이 있습니다. 기존 프로세스와 비교할 때이 프로세스는 황마 셀룰로오스를보다 효율적으로 추출하고 생산 비용을 줄이며 제품 품질을 향상 시키며 광범위한 응용 전망을 가질 수 있습니다.
앞으로 기술의 지속적인 개발과 혁신으로 황산 반응기 공정은 더욱 최적화되고 개선 될 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 반응 효율 및 불순물 제거 효과를 향상시키기 위해보다 효율적인 반응기 구조 및 작동 조건을 연구 할 수있다. 생산 비용을 추가로 줄이기 위해 새로운 바이오 엔자임 제제가 개발 될 수있다. 과정에서 폐기물 처리 및 재활용은 녹색 생산을 달성하기 위해 강화 될 수 있습니다. 가까운 시일 내에 황산 반응기 공정은 황마 섬유 산업에서 더 널리 사용될 것이며, 황마 섬유 산업의 고급 및 녹색 방향으로의 발달을 촉진하는 것으로 여겨진다.