KR20220013262A - Cellulose extractant and Method of cellulose extraction - Google Patents
Cellulose extractant and Method of cellulose extraction Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220013262A KR20220013262A KR1020200092626A KR20200092626A KR20220013262A KR 20220013262 A KR20220013262 A KR 20220013262A KR 1020200092626 A KR1020200092626 A KR 1020200092626A KR 20200092626 A KR20200092626 A KR 20200092626A KR 20220013262 A KR20220013262 A KR 20220013262A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cellulose
- extractant
- hydrogen bond
- extracted
- choline
- Prior art date
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 12
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 claims abstract description 12
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M choline chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- 229960003178 choline chloride Drugs 0.000 claims abstract description 9
- FHCUSSBEGLCCHQ-UHFFFAOYSA-M 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium;fluoride Chemical compound [F-].C[N+](C)(C)CCO FHCUSSBEGLCCHQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- LDWOOZOWGNCQRI-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium;nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.C[N+](C)(C)CCO LDWOOZOWGNCQRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 15
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- FHDQNOXQSTVAIC-UHFFFAOYSA-M 1-butyl-3-methylimidazol-3-ium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCN1C=C[N+](C)=C1 FHDQNOXQSTVAIC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HUEXNHSMABCRTH-UHFFFAOYSA-N 1h-imidazole Chemical compound C1=CNC=N1.C1=CNC=N1 HUEXNHSMABCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
- C08B1/003—Preparation of cellulose solutions, i.e. dopes, with different possible solvents, e.g. ionic liquids
Abstract
Description
본 발명은 셀룰로오스 추출제 및 이를 이용한 셀룰로오스 추출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cellulose extractant and a cellulose extraction method using the same.
바이오매스를 통해 추출된 셀룰로오스는 자연계에 풍부하게 존재하는 재생 가능한 천연 자원으로, 연료나 바이오 플라스틱의 원료 등 다양하게 사용될 수 있다. 그러나, 셀룰로오스는 β-1,4-글리코시딕 결합을 갖는 D-글루코오스의 집합체로매우 강한 결정형 물질이기 때문에 물이나 유기 용매에 쉽게 용해되지 않아 연료 또는 화학물질로의 활용에 어려움이 있다. 즉, 셀룰로오스를 활용하기 위해 셀룰로오스의 용해가 선행되어야 하는데 셀룰로오스는 수소결합으로 인해 단단한 구조를 가지고 있어 물이나 에탄올, 에테르 등과 같은 용매에 녹지 않는다는 성질 때문에 곤란을 겪는다. 현재는 일반적인 용매(물, 에탄올 등)에 잘 녹지 않아 주로 유기용매에 용해하고 있다. 그러나, 증기압이 높은 유기 용매는 실험 시 실험자의 호흡기로 들어가 건강을 매우 위험하게 하고 환경에도 치명적인 영향을 준다는 문제가 있다.Cellulose extracted through biomass is a renewable natural resource that exists abundantly in nature, and can be used in various ways, such as as a fuel or a raw material for bioplastics. However, since cellulose is an aggregate of D-glucose having a β-1,4-glycosidic bond and is a very strong crystalline material, it is not easily dissolved in water or organic solvents, so it is difficult to use it as a fuel or a chemical. In other words, in order to utilize cellulose, dissolution of cellulose must be preceded, but cellulose has a hard structure due to hydrogen bonding and suffers from difficulties due to its insoluble property in solvents such as water, ethanol, and ether. Currently, it is not soluble in general solvents (water, ethanol, etc.), so it is mainly dissolved in organic solvents. However, there is a problem that the organic solvent having a high vapor pressure enters the respiratory tract of the experimenter during the experiment, which is very dangerous to health and has a fatal effect on the environment.
또한, 추출하여 재생한 셀룰로오스는 원료 셀룰로오스와 비교할 때 결정성이 파괴되어 셀룰로오스의 강도가 약해진다는 문제가 있다. 약해진 강도 때문에 전자제품이나 자동차 내외장재로 적용하기 어렵고 셀룰로오스의 활용에 한계가 있다. 특히, 셀룰로오스의 용해를 위하여 이온성액체가 시도되었지만 이온성액체로 추출된 셀룰로오스는 결정구조가 파괴되어 플라스틱과 같은 강도가 강한 곳에 사용할 수 없다. In addition, the extracted and regenerated cellulose has a problem that crystallinity is destroyed and the strength of the cellulose is weakened when compared with the raw material cellulose. Due to the weakened strength, it is difficult to apply it to electronic products or automobile interior and exterior materials, and there is a limit to the use of cellulose. In particular, although an ionic liquid has been tried to dissolve cellulose, the cellulose extracted with the ionic liquid has a broken crystal structure and cannot be used in places with strong strength such as plastic.
따라서, 증기압과 폭발성이 없어 친환경적이고 셀룰로오스를 효과적으로 용해시키며, 셀룰로오스의 결정성을 유지해 추출하는 추출제 개발이 필요하다.Therefore, there is a need to develop an extractant that is environmentally friendly because it has no vapor pressure and has no explosive properties, effectively dissolves cellulose, and maintains the crystallinity of cellulose for extraction.
본 발명은 증기압과 폭발성이 없어 친환경적이고 셀룰로오스를 효과적으로 용해시키며, 셀룰로오스의 결정성을 파괴하지 않고 추출할 수 있는 셀룰로오스 추출제 및 이를 이용한 추출 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an environmentally friendly, effective dissolving cellulose without vapor pressure and non-explosive properties, and to provide a cellulose extractant capable of extracting without destroying the crystallinity of cellulose, and an extraction method using the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스 추출제는, Cellulose extractant according to an embodiment of the present invention,
염화콜린 (Choline chloride), 베테인 (Betaine), 콜린 나이트레이트 (Choline nitrate) 및 콜린 플루오라이드 (Choline fluoride)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 수소 결합 받개 (hydrogen bond acceptor); 및Choline chloride (Choline chloride), betaine (Betaine), choline nitrate (Choline nitrate) and choline fluoride (Choline fluoride) hydrogen bond acceptor comprising at least one selected from the group consisting of; and
우레아 (Urea), 티오우레아 (Thiourea), 글리세롤 (Glycerol), 알코올, 이미다졸 (Imidazole) 및 카르복실산 (Carboxylic acid))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 수소 결합 주개 (hydrogen bond donor)로 구성될 수 있다.A hydrogen bond donor comprising at least one selected from the group consisting of urea, thiourea, glycerol, alcohol, imidazole and carboxylic acid) ) may consist of
상기 수소 결합 받개 : 수소 결합 주개의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 3 인 것을 특징으로 한다.The hydrogen bond acceptor: the molar ratio of the hydrogen bond acceptor is 1:1 to 1:3.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스 추출 방법은, 상기 셀룰로오스 추출제를 이용하여 셀룰로오스를 추출할 수 있다.In the cellulose extraction method according to an embodiment of the present invention, cellulose may be extracted using the cellulose extractant.
본 발명의 셀룰로오스 추출제는 증기압이 높은 유기용매를 대체할 수 있는 청정 용매가 될 수 있다. 또한, 본 발명의 추출제를 통해 셀룰로오스를 결정구조 및 물리화학적 특성을 변화시키지 않고 추출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 추출제로 추출된 셀룰로오스는 단단한 구조가 필요한 바이오플라스틱과 같은 분야에서 재료로서 사용될 수 있다. The cellulose extractant of the present invention can be a clean solvent that can replace organic solvents with high vapor pressure. In addition, through the extractant of the present invention, cellulose can be extracted without changing the crystal structure and physicochemical properties. Therefore, the cellulose extracted with the extractant of the present invention can be used as a material in fields such as bioplastics requiring a rigid structure.
본 발명의 셀룰로오스 추출제는 환경에 유해하지 않으며 인체에도 무해해 셀룰로오스를 가공하거나 셀룰로오스를 다방면으로 활용하는 작업 과정에서 작업자들의 건강을 위협하지 않고 안전 보건상의 문제들을 해결할 수 있다. The cellulose extractant of the present invention is not harmful to the environment and harmless to the human body, so it can solve safety and health problems without threatening the health of workers in the process of processing cellulose or using cellulose in various ways.
도 1은 셀룰로오스 원료의 표면 SEM 이미지이다.
도 2는 알파 셀룰로오스 원료의 표면 SEM 이미지이다.
도 3은 친수성 이온성 액체로 추출된 셀룰로오스의 표면 SEM 이미지이다.
도 4는 친수성 이온성 액체로 추출된 알파 셀룰로오스의 표면 SEM 이미지이다.
도 5는 셀룰로오스 원료 및 친수성 이온성 액체로 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이다.
도 6은 알파 셀룰로오스 원료 및 친수성 이온성 액체로 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다.
도 7은 실시예의 추출제 1로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예의 추출제 1로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 9는 실시예의 추출제 1로 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이다.
도 10은 실시예의 추출제 1로 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다.
도 11은 실시예의 추출제 2로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 12는 실시예의 추출제 2로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 13은 실시예의 추출제 3으로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 14는 실시예의 추출제 3으로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.
도 15는 추출제 2 및 3으로 각각 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이다.
도 16은 추출제 2 및 3으로 각각 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다. 1 is a surface SEM image of a cellulose raw material.
2 is a surface SEM image of the alpha cellulose raw material.
3 is a surface SEM image of cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid.
4 is a surface SEM image of alpha cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid.
5 is an XRD result of a cellulose raw material and cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid.
6 is an XRD result of alpha cellulose extracted with a raw alpha cellulose raw material and a hydrophilic ionic liquid.
7 is an SEM image of cellulose extracted with extractant 1 of Example.
8 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 1 of Example.
9 is an XRD result of cellulose extracted with extractant 1 of Example.
10 is an XRD result of alpha cellulose extracted with extractant 1 of Example.
11 is an SEM image of cellulose extracted with the extractant 2 of Example.
12 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 2 of Example.
13 is an SEM image of cellulose extracted with the extractant 3 of Example.
14 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 3 of Example.
15 is an XRD result of cellulose extracted with extractants 2 and 3, respectively.
16 is an XRD result of alpha cellulose extracted with extractants 2 and 3, respectively.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings. The examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, but should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutions of the embodiments.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스 추출제는, 수소 결합 받개 (hydrogen bond acceptor) 및 수소 결합 주개 (hydrogen bond donor)로 구성되는 깊은 공융 용매 (Deep Eutectic Solvent, DES)일 수 있다. 깊은 공융 용매란 각각의 성분의 용융점 보다 현저하게 낮은 용융점을 갖는 공융 혼합물을 형성하는 이온성 용매를 말한다. 깊은 공융 용매는 물과 반응하지 않고, 대부분 생분해성이고, 친환경적 대체 용매이다. The cellulose extractant according to an embodiment of the present invention may be a deep eutectic solvent (DES) composed of a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor. A deep eutectic solvent refers to an ionic solvent that forms a eutectic mixture having a melting point significantly lower than the melting point of each component. Deep eutectic solvents do not react with water, are mostly biodegradable, and are environmentally friendly alternative solvents.
한편, 본 발명의 셀룰로오스 추출제에서 수소 결합 받개는 염화콜린 (Choline chloride), 베테인 (Betaine), 콜린 나이트레이트 (Choline nitrate) 및 콜린 플루오라이드 (Choline fluoride)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 특히, 베테인은 근육을 구성하는 물질로 인체에 무해하므로, 본 발명의 추출제의 수소 결합 받개로써 바람직하다. On the other hand, in the cellulose extractant of the present invention, the hydrogen bond acceptor is at least one selected from the group consisting of choline chloride, betaine, choline nitrate and choline fluoride. can In particular, since betaine is a material constituting muscle and is harmless to the human body, it is preferable as a hydrogen bond acceptor of the extractant of the present invention.
또한, 본 발명의 셀룰로오스 추출제에서 수소 결합 주개는 우레아 (Urea), 티오우레아 (Thiourea), 글리세롤 (Glycerol), 알코올, 이미다졸 (Imidazole) 및 카르복실산 (Carboxylic acid))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 특히 글리세롤은 피부에 독성이 없는 물질로 인체에 무해하므로, 본 발명의 추출제의 수소 결합 주개로써 바람직하다. In addition, in the cellulose extractant of the present invention, the hydrogen bond donor is selected from the group consisting of urea (Urea), thiourea (Thiourea), glycerol (Glycerol), alcohol, imidazole (Imidazole) and carboxylic acid (Carboxylic acid)) It may include at least one. In particular, since glycerol is a non-toxic material to the skin and harmless to the human body, it is preferable as a hydrogen bond donor of the extractant of the present invention.
바람직하게는, 본 발명의 추출제는 염화콜린 및 우레아가 혼합된 깊은 공융 용매이거나, 베테인 및 우레아가 혼합된 깊은 공융 용매이거나, 베테인 및 글리세롤이 혼합된 깊은 공융 용매일 수 있다. Preferably, the extractant of the present invention may be a deep eutectic solvent in which choline chloride and urea are mixed, a deep eutectic solvent in which betaine and urea are mixed, or a deep eutectic solvent in which betaine and glycerol are mixed.
이때, 수소 결합 받개 : 수소 결합 주개의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 3 일 수 있다. In this case, the hydrogen bond acceptor: the molar ratio of the hydrogen bond donor may be 1:1 to 1:3.
본 발명의 추출제는 증기압이 높은 유기용매를 대체할 수 있는 청정 용매가 될 수 있다. 또한, 본 발명의 추출제를 통해 셀룰로오스의 결정구조 및 물리화학적 특성을 변화시키지 않고 추출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 추출제로 추출된 셀룰로오스는 단단한 구조가 필요한 바이오플라스틱과 같은 분야에서 재료로서 사용될 수 있다. The extractant of the present invention can be a clean solvent that can replace organic solvents with high vapor pressure. In addition, through the extractant of the present invention, it can be extracted without changing the crystal structure and physicochemical properties of cellulose. Therefore, the cellulose extracted with the extractant of the present invention can be used as a material in fields such as bioplastics requiring a rigid structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스 추출 방법은, 상술한 셀룰로오스 추출제를 이용하여 셀룰로오스를 추출하는 방법이다. Cellulose extraction method according to an embodiment of the present invention is a method of extracting cellulose using the above-described cellulose extractant.
이때, 셀루로오스 추출은 셀룰로오스 추출제의 녹는점 이상에서 추출이 진행된다. 높은 온도에서 오랜 시간 가열할 경우 셀룰로오스가 갈색으로 변성될 수 있다.At this time, the cellulose extraction proceeds above the melting point of the cellulose extractant. If heated for a long time at a high temperature, the cellulose may become brown.
본 발명의 셀룰로오스 추출 방법은 셀룰로오스의 결정성을 파괴하지 않는 셀룰로오스 추출 방법이다. 또한, 본 발명의 추출 방법을 통해 다른 유기용매를 사용하지 않고 물을 첨가함으로써 셀룰로오스와 추출제를 분리하므로, 유기용매의 사용에 따른 비용을 절감할 수 있다. The cellulose extraction method of the present invention is a cellulose extraction method that does not destroy the crystallinity of cellulose. In addition, since the cellulose and the extractant are separated by adding water without using another organic solvent through the extraction method of the present invention, the cost associated with the use of the organic solvent can be reduced.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail through specific embodiments of the present invention.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예 에 의해서 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example
셀룰로오스 또는 알파 셀룰로오스 5 wt % 및 하기 표 1의 추출제 1 내지 3 각각을 함께 교반하고, 75 ℃에서 가열하였다. 단일상이 됨을 확인하고 증류수를 첨가하여 25 ℃ 및 1 atm에서 셀룰로오스를 추출 및 분리하였다. Cellulose or alpha cellulose 5 wt % and each of extractants 1 to 3 of Table 1 below were stirred together and heated at 75 °C. After confirming that it became a single phase, distilled water was added to extract and separate cellulose at 25 °C and 1 atm.
(몰비)(molar ratio)
비교예comparative example
셀룰로오스 또는 알파 셀룰로오스 5 wt % 및 친수성 이온성 액체인 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 (1-Butyl-3-methylimidazolium chloride; [BMIM][Cl)를 함께 교반하고, 75 ℃에서 가열하였다. 단일상이 됨을 확인하고 증류수를 첨가하여 25 ℃ 및 1 atm에서 셀룰로오스를 추출 및 분리하였다. Cellulose or alpha cellulose 5 wt % and a hydrophilic ionic liquid 1-Butyl-3-methylimidazolium chloride (1-Butyl-3-methylimidazolium chloride; [BMIM] [Cl) were stirred together and heated at 75 ° C. . After confirming that it became a single phase, distilled water was added to extract and separate cellulose at 25 °C and 1 atm.
실험예Experimental example
도 1은 셀룰로오스 원료의 표면 SEM 이미지이고, 도 2는 알파 셀룰로오스 원료의 표면 SEM 이미지이다. 도 3은 비교예에 따라 셀룰로오스를 친수성 이온성 액체로 추출을 진행한 후 추출된 셀룰로오스의 표면 SEM 이미지이고, 도 4는 비교예에 따라 알파 셀룰로오스를 친수성 이온성 액체로 추출을 진행한 후 추출된 알파 셀룰로오스의 표면 SEM 이미지이다.1 is a surface SEM image of a cellulose raw material, and FIG. 2 is a surface SEM image of an alpha cellulose raw material. 3 is a surface SEM image of cellulose extracted after extracting cellulose with a hydrophilic ionic liquid according to a comparative example, and FIG. This is a surface SEM image of alpha cellulose.
도 1 및 도 3을 비교하면, 친수성 이온성 액체로 추출된 셀룰로오스의 경우 기존의 셀룰로오스 결정이 무너진 것을 확인 할 수 있다. 이와 유사하게, 도 2 및 도 4를 비교하면, 친수성 이온성 액체로 추출된 알파 셀룰로오스의 경우 기존의 알파 셀룰로오스 결정이 무너진 것을 확인 할 수 있다. Comparing FIGS. 1 and 3 , in the case of cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid, it can be confirmed that the existing cellulose crystals are broken. Similarly, comparing FIGS. 2 and 4 , in the case of alpha cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid, it can be confirmed that the existing alpha cellulose crystals are broken.
한편, 보다 정확한 분석을 위해 XRD 분석을 진행하였다.Meanwhile, XRD analysis was performed for more accurate analysis.
도 5는 셀룰로오스 원료, 및 친수성 이온성 액체로 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이다. 도 6은 알파 셀룰로오스 원료, 및 친수성 이온성 액체로 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다.5 is an XRD result of a cellulose raw material and cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid. 6 is an XRD result of an alpha cellulose raw material and alpha cellulose extracted with a hydrophilic ionic liquid.
도 5 및 도 6을 참고하면, 이온성 액체로 추출된 셀룰로오스 및 알파 셀룰로오스의 결정구조가 원료보다 무너짐을 확인하였다. Referring to FIGS. 5 and 6 , it was confirmed that the crystal structures of cellulose and alpha cellulose extracted with the ionic liquid collapsed compared to the raw material.
한편, 도 7은 상기 실시예에서 추출제 1로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이고, 도 8은 추출제 1로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다. Meanwhile, FIG. 7 is an SEM image of cellulose extracted with extractant 1 in the above embodiment, and FIG. 8 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 1.
도 1 및 도 7을 비교하면, 추출제 1로 추출된 셀룰로오스의 경우 기존의 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다. 이와 유사하게, 도 2 및 도 8을 비교하면, 추출제 1로 추출된 알파 셀룰로오스의 경우 기존의 알파 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다.Comparing FIGS. 1 and 7 , in the case of the cellulose extracted with the extractant 1, it can be confirmed that there is little change from the existing cellulose crystal structure. Similarly, comparing FIGS. 2 and 8, it can be confirmed that the alpha cellulose extracted with the extractant 1 has little change from the crystal structure of the existing alpha cellulose.
도 9는 추출제 1로 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이고, 도 10은 추출제 1로 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다. 9 is an XRD result of cellulose extracted with extractant 1, and FIG. 10 is an XRD result of alpha cellulose extracted with extractant 1.
도 9 및 도 10을 참고하면, 추출제 1로 추출된 셀룰로오스 및 알파 셀룰로오스의 결정구조가 기존의 원료 결정구조와 거의 유사함을 알 수 있다. Referring to FIGS. 9 and 10 , it can be seen that the crystal structures of the cellulose and alpha cellulose extracted with the extractant 1 are almost similar to those of the conventional raw material.
한편, 도 11은 상기 실시예에서 추출제 2로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이고, 도 12는 추출제 2로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다. 도 13은 상기 실시예에서 추출제 3으로 추출된 셀룰로오스의 SEM 이미지이고, 도 14는 추출제 3으로 추출된 알파 셀룰로오스의 SEM 이미지이다.Meanwhile, FIG. 11 is an SEM image of cellulose extracted with extractant 2 in the above embodiment, and FIG. 12 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 2. 13 is an SEM image of cellulose extracted with extractant 3 in the above example, and FIG. 14 is an SEM image of alpha cellulose extracted with extractant 3.
도 1 및 도 11을 비교하면, 추출제 2로 추출된 셀룰로오스의 경우 기존의 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다. 이와 유사하게, 도 2 및 도 12를 비교하면, 추출제 2로 추출된 알파 셀룰로오스의 경우 기존의 알파 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다.Comparing FIGS. 1 and 11 , in the case of the cellulose extracted with the extractant 2, it can be confirmed that there is little change from the existing cellulose crystal structure. Similarly, comparing FIGS. 2 and 12, it can be seen that the alpha cellulose extracted with the extractant 2 has little change from the crystal structure of the existing alpha cellulose.
도 1 및 도 13을 비교하면, 추출제 3으로 추출된 셀룰로오스의 경우 기존의 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다. 이와 유사하게, 도 2 및 도 14를 비교하면, 추출제 3으로 추출된 알파 셀룰로오스의 경우 기존의 알파 셀룰로오스 결정구조와 변화가 거의 없음을 확인 할 수 있다.1 and 13, in the case of the cellulose extracted with the extractant 3, it can be confirmed that there is little change from the existing cellulose crystal structure. Similarly, comparing FIGS. 2 and 14 , it can be confirmed that the alpha cellulose extracted with the extractant 3 has little change from the crystal structure of the existing alpha cellulose.
도 15는 추출제 2 및 3으로 각각 추출된 셀룰로오스의 XRD 결과이고, 도 16은 추출제 2 및 3으로 각각 추출된 알파 셀룰로오스의 XRD 결과이다. 15 is an XRD result of cellulose extracted with extractants 2 and 3, respectively, and FIG. 16 is an XRD result of alpha cellulose extracted with extractants 2 and 3, respectively.
도 14 및 도 15를 참고하면, 추출제 2 및 3으로 추출된 셀룰로오스 및 알파 셀룰로오스의 결정구조가 기존의 원료 결정구조와 거의 유사함을 알 수 있다. 14 and 15 , it can be seen that the crystal structures of cellulose and alpha cellulose extracted with extractants 2 and 3 are almost similar to those of the conventional raw material.
즉, 추출제 1 내지 3 모두 셀룰로오스의 결정구조 및 물리화학적 특성을 변화시키지 않고 셀룰로오스를 추출할 수 있음을 확인하였다. That is, it was confirmed that all of the extractants 1 to 3 could extract cellulose without changing the crystal structure and physicochemical properties of the cellulose.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, etc. described in the above-described embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. In addition, although the embodiments have been described above, these are merely examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be implemented by modification. And the differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
Claims (5)
우레아 (Urea), 티오우레아 (Thiourea), 글리세롤 (Glycerol), 알코올, 이미다졸 (Imidazole) 및 카르복실산 (Carboxylic acid))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 수소 결합 주개 (hydrogen bond donor)로 구성되는 셀룰로오스 추출제.Choline chloride (Choline chloride), betaine (Betaine), choline nitrate (Choline nitrate) and choline fluoride (Choline fluoride) hydrogen bond acceptor containing at least one selected from the group consisting of (hydrogen bond acceptor); and
A hydrogen bond donor comprising at least one selected from the group consisting of urea, thiourea, glycerol, alcohol, imidazole and carboxylic acid) ) consisting of a cellulose extractant.
상기 수소 결합 받개 : 수소 결합 주개의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 3 인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 추출제.The method of claim 1,
The hydrogen bond acceptor: the molar ratio of the hydrogen bond donor is 1:1 to 1:3, characterized in that the cellulose extractant.
상기 셀룰로오스 추출제는 염화콜린 (Choline chloride), 베테인 (Betaine), 콜린 나이트레이트 (Choline nitrate) 및 콜린 플루오라이드 (Choline fluoride)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 수소 결합 받개 (hydrogen bond acceptor); 및
우레아 (Urea), 티오우레아 (Thiourea), 글리세롤 (Glycerol), 알코올, 이미다졸 (Imidazole) 및 카르복실산 (Carboxylic acid))으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 수소 결합 주개 (hydrogen bond donor)로 구성되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 추출 방법.A method of extracting cellulose above the melting point of the extractant using a cellulose extractant,
The cellulose extractant includes at least one selected from the group consisting of choline chloride, betaine, choline nitrate and choline fluoride. A hydrogen bond acceptor (hydrogen bond) acceptor); and
A hydrogen bond donor comprising at least one selected from the group consisting of urea, thiourea, glycerol, alcohol, imidazole and carboxylic acid) ) Cellulose extraction method, characterized in that consisting of.
상기 수소 결합 받개 : 수소 결합 주개의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 3 인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 추출 방법.4. The method of claim 3,
The hydrogen bond acceptor: the molar ratio of the hydrogen bond donor is 1:1 to 1:3, characterized in that the cellulose extraction method.
상기 셀룰로오스 추출 방법은 셀룰로오스의 결정성을 파괴하지 않는 셀룰로오스 추출 방법.4. The method of claim 3,
The cellulose extraction method is a cellulose extraction method that does not destroy the crystallinity of cellulose.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200092626A KR102600519B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Cellulose extractant and Method of cellulose extraction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200092626A KR102600519B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Cellulose extractant and Method of cellulose extraction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220013262A true KR20220013262A (en) | 2022-02-04 |
| KR102600519B1 KR102600519B1 (en) | 2023-11-08 |
Family
ID=80267932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200092626A KR102600519B1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Cellulose extractant and Method of cellulose extraction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102600519B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023208257A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | 齐鲁工业大学(山东省科学院) | Method for improving surface structure of regenerated cellulose fiber |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012145522A2 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | Georgia Tech Research Corporation | Deep eutectic solvent systems and methods |
| WO2016135385A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Process for producing shaped articles based on cellulose |
-
2020
- 2020-07-24 KR KR1020200092626A patent/KR102600519B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012145522A2 (en) * | 2011-04-19 | 2012-10-26 | Georgia Tech Research Corporation | Deep eutectic solvent systems and methods |
| WO2016135385A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Process for producing shaped articles based on cellulose |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023208257A1 (en) * | 2022-04-29 | 2023-11-02 | 齐鲁工业大学(山东省科学院) | Method for improving surface structure of regenerated cellulose fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102600519B1 (en) | 2023-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abushammala et al. | A review on the partial and complete dissolution and fractionation of wood and lignocelluloses using imidazolium ionic liquids | |
| Zhang et al. | Activation of Microcrystalline Cellulose in a CO 2-Based Switchable System. | |
| DE112012006712B4 (en) | Process and system for extracting carbon fibers from a resin composite by solvent cracking | |
| DE602005003814T2 (en) | PROCESS FOR SOLVENT TREATMENT OF A PLASTIC | |
| US20150368541A1 (en) | Drilling fluid additives and fracturing fluid additives containing cellulose nanofibers and/or nanocrystals | |
| KR102600519B1 (en) | Cellulose extractant and Method of cellulose extraction | |
| JP2005296906A (en) | Biomass treating method for treating biomass under supercritical or subcritical condition of alcohol using mixture solvent obtained by adding water to various aliphatic alcohol | |
| BR112016007251B1 (en) | Biomass processing method that contains cellulose | |
| JP3755076B2 (en) | Composition by supercritical solvent treatment of biomass and method for producing the same | |
| CN102249988A (en) | Method for recovering pyridine | |
| US9975769B2 (en) | Method for processing of expired solid rocket propellant | |
| Sulthan et al. | A new era of chitin synthesis and dissolution using deep eutectic solvents-comparison with ionic liquids | |
| CN109369886A (en) | A kind of method that eutectic solvent modified lignin resin is used for epoxy curing agent | |
| CN104193634A (en) | Method for separating mixed crystals of glycine and ammonium chloride | |
| CN106220592A (en) | A kind of method being prepared 5 bromomethyl furfurals by fructose in eutectic/hexone diphasic system | |
| CN106178889B (en) | The processing method of nitrous ether (ethyl nitrite) in a kind of sodium azide synthesis tail gas | |
| CN111545086B (en) | Reversible switch type foam system and preparation method thereof | |
| WO2015144991A1 (en) | Method for cationization of polysaccharides, eutectic mixtures and their use for cationization of polysaccharides | |
| KR830004443A (en) | Fabrication of High Strength Metal Articles | |
| Prakash et al. | Room temperature ionic liquid based extraction and recovery of Rifampicin from water and its mechanistic study | |
| Mohamed et al. | How can we use carbon dioxide as a solvent | |
| JP2010120815A (en) | Method for recovering ammonium nitrate from waste water | |
| KR20180019084A (en) | Solvent exchange composition | |
| US3539506A (en) | Recovery of boric acid from borate brine | |
| CN106397828B (en) | The recycling and reusing method of polyethylene in superfine fibre preparation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |