PL226585B1 - Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation - Google Patents

Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation

Info

Publication number
PL226585B1
PL226585B1 PL404660A PL40466013A PL226585B1 PL 226585 B1 PL226585 B1 PL 226585B1 PL 404660 A PL404660 A PL 404660A PL 40466013 A PL40466013 A PL 40466013A PL 226585 B1 PL226585 B1 PL 226585B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
chitin
lignin
biomaterials
multifunctional
biomaterial
Prior art date
Application number
PL404660A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL404660A1 (en
Inventor
Teofil Jesionowski
Łukasz Klapiszewski
Herman Ehrlich
Marcin Wysokowski
Izabela Majchrzak
Original Assignee
Politechnika Poznańska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznańska filed Critical Politechnika Poznańska
Priority to PL404660A priority Critical patent/PL226585B1/en
Publication of PL404660A1 publication Critical patent/PL404660A1/en
Publication of PL226585B1 publication Critical patent/PL226585B1/en

Links

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku są multifunkcjonalne biomateriały chityna-lignina oraz sposób ich otrzymywania. Mają one zastosowanie m.in. jako napełniacze polimerów, aktywne biosorbenty w ochronie środowiska do usuwania zanieczyszczeń nieorganicznych i/lub organicznych, nośniki związków organicznych czy nowatorskie materiały elektrodowe.The subject of the invention is multifunctional chitin-lignin biomaterials and the method of their preparation. They are used, inter alia, in as polymer fillers, active biosorbents in environmental protection for the removal of inorganic and / or organic pollutants, carriers of organic compounds or innovative electrode materials.

Rosnące zapotrzebowanie na nowe, precyzyjnie zaprojektowane biomateriały o pożądanych właściwościach chemicznych, fizycznych, a także mechanicznych jest czynnikiem wpływającym na rozwój badań związanych z otrzymywaniem oraz potencjalnym zastosowaniem wielkocząsteczkowych polimerów pochodzenia naturalnego, które w dalszej perspektywie mogą być wykorzystane w różnych dziedzinach nauki i przemysłu. Liczne doniesienia literaturowe wskazują na trendy związane z rozwojem badań przede wszystkim dotyczących wykorzystania ligniny, jako prekursora wyłanianego z szeroko rozumianej biomasy oraz chityny pochodzącej ze ścian komórkowych grzybów oraz szkieletów skorupiaków (np. krabów, homarów, krewetek).The growing demand for new, precisely designed biomaterials with desired chemical, physical and mechanical properties is a factor influencing the development of research related to the preparation and potential application of natural macromolecular polymers, which in the long term can be used in various fields of science and industry. Numerous literature reports indicate trends related to the development of research, primarily on the use of lignin as a precursor emerging from the broadly understood biomass and chitin derived from fungal cell walls and shellfish skeletons (e.g. crabs, lobsters, shrimps).

Lignina jest naturalnym polimerem występującym w ścianach komórkowych roślin, zwłaszcza drzewiastych. Charakteryzuje się aromatyczną, trójwymiarową strukturą. Istnieje wiele teorii na temat jej szczegółowej budowy oraz metodyki syntezy, jednak badacze są zgodni, co do samej istoty procesu, którą stanowi polimeryzacja trzech monolignoli: alkoholi p-kumarylowego, koniferylowego i synapinowego. W strukturze ligniny wyróżnić można wiązania eterowe oraz wiązania C-C [N. Mansouri, J.Lignin is a natural polymer found in the cell walls of plants, especially woody plants. It is characterized by an aromatic, three-dimensional structure. There are many theories about its detailed structure and methodology of synthesis, but researchers agree on the essence of the process, which is the polymerization of three monolignols: p-coumarin, coniferyl and sinapine alcohols. In the structure of lignin, ether bonds and C-C bonds [N. Mansouri, J.

Salvadó. Structural characterization of technical lignins for the production of adhesives: Application to lignosulfonate, Kraft, soda-anthraquinone, organosolv and ethanol process lignins. Ind. Crop. Prod. 24 (2006) 8). Ponadto charakteryzuje się obecnością licznych grup funkcyjnych, m.in. hydroksylowych, karboksylowych, karbonylowych, metoksylowych oraz estrowych. Budowa ligniny warunkuje jej właściwości oraz implikuje potencjalne kierunki zastosowań [C.G. Boeriu, D. Bravo, R.J.A. Gosselink et al. Characterisation of structure-dependent functional properties of lignin with infrared spectroscopy. Ind. Crop. Prod. 20 (2004) 205]. Odpowiednio aktywowana lignina znajduje zastosowanie w produkcji biomateriałów [F. Monteil-Rivera, M. Phuong, M. Ye et al. Isolation characterization of herbaceous lignins for applications in biomaterials. Ind. Crop. Prod. 41 (2013) 356], adsorbentów (P. J. Carrott, M.M. Ribeiro Carrott. Lignin - from natural adsorbent to activated carbon: A review. Bioresource Technol. 98 (2007) 2301], związków powierzchniowo czynnych i dyspergujących [G. Shulga, V. Shakels, S. Skudra et al, Modified lignin as an environmentally friendly surfactant. Environment. Technology. Resources. Proceedings of the 8th International Scientific and Practical Conference 1 (2011) 276] oraz w elektrochemii [G. Milczarek, O. Inganas. Renewable cathode materials from biopolymer/conjugated polymer interpenetrating networks. Science 335 (2012) 1468]. Produkty oparte na surowcach pochodzenia naturalnego, w tym na ligninie, ulegają dodatkowo biodegradacji, co wpisuje badania nad tym biopolimerem w tzw. dziedzinę „zielonej chemii.Salvadó. Structural characterization of technical lignins for the production of adhesives: Application to lignosulfonate, Kraft, soda-anthraquinone, organosolv and ethanol process lignins. Indium. Crop. Prod. 24 (2006) 8). In addition, it is characterized by the presence of numerous functional groups, including hydroxyl, carboxyl, carbonyl, methoxy and ester. The structure of lignin determines its properties and implies potential application directions [C.G. Boeriu, D. Bravo, R.J.A. Gosselink et al. Characterization of structure-dependent functional properties of lignin with infrared spectroscopy. Indium. Crop. Prod. 20 (2004) 205]. Properly activated lignin is used in the production of biomaterials [F. Monteil-Rivera, M. Phuong, M. Ye et al. Isolation characterization of herbaceous lignins for applications in biomaterials. Indium. Crop. Prod. 41 (2013) 356], adsorbents (PJ Carrott, MM Ribeiro Carrott. Lignin - from natural adsorbent to activated carbon: A review. Bioresource Technol. 98 (2007) 2301], surfactants and dispersants [G. Shulga, V. Shakels, S. Skudra et al, Modified lignin as an environmentally friendly surfactant. Environment. Technology. Resources. Proceedings of the 8th International Scientific and Practical Conference 1 (2011) 276] and in electrochemistry [G. Milczarek, O. Inganas . Renewable cathode materials from biopolymer / conjugated polymer interpenetrating networks. Science 335 (2012) 1468] Products based on raw materials of natural origin, including lignin, are additionally biodegradable, which makes research on this biopolymer part of the so-called field of "green chemistry".

Chityna natomiast, jest drugim najbardziej rozpowszechnionym polisacharydem na Ziemi zbudowanym z merów N-acetyloglukozaminowych połączonych wiązaniem 3-1,4-glikozydowym. Chityna jest materiałem budującym szkielety grzybów, skorupiaków, owadów, gąbek morskich jednakże na skalę przemysłową związek ten pozyskiwany jest głównie z odpadów przemysłu spożywczego [M. Rinaudo. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog. Polym. Sci. 31 (2006) 603]. Obserwowane w ostatnich latach olbrzymie zainteresowanie tym biopolimerem wynika z podjętych prób zagospodarowania olbrzymich ilości odpadów przemysłu spożywczego, ale przede wszystkim ze względu na unikatowe właściwości chityny, takie jak biodegradowalność, biokompatybilność, zdolność do adsorpcji barwników [H. Tang, W. Zhou, L. Zhang. Adsorption isotherms and kinetics studies of malachite green on chitin hydrogels J. Hazard. Mater. 209-210 (2012) 218] i kompleksowania metali, oraz powinowactwo do enzymów. Wszystkie te właściwości przyczyniają się do zastosowania chityny w wielu gałęziach przemysłu m.in. jako adsorbentu w nowoczesnych technologiach oczyszczania ścieków [P.X. Pinto, S.R. Al-Abed, D.J. Reisman. Biosorption of heavy metals from mining influenced water onto chitin products. Chem. Eng. J. 166 (2011) 1002], biodegradowalnych kompozytów i materiałach polimerowych, ale również w projektowaniu bioresorbowalnych substrytutów kości [R. Jayakumar, K.P. Chennazhi, S. Srnivasan et al. Chitin scaffolds in tissue engineering. Int. J. Mol. Sci. 12 (2011) 1876], systemów dystrybucji leków [R. Jayakumar, A. Nair, N. Sanoj Rejinold et al. Doxorubicin-loaded pH-responsive chitin nanogels for drug delivery to cancer cells. Carbohydrate Polym. 87 (2012) 2352], czy materiałów opatrunkowych. Obecność reaktywnych grup funkcyjnych w cząsteczce chityny takich jak -OH, -C=O, czy -NH stwarza olbrzymią możliwość do prowadzenia modyfikacjiChitin, on the other hand, is the second most widespread polysaccharide on Earth, built of N-acetylglucosamine units linked by a 3-1,4-glycosidic bond. Chitin is a material that builds the skeletons of fungi, crustaceans, insects, sea sponges, however, on an industrial scale, this compound is obtained mainly from food industry waste [M. Rinaudo. Chitin and chitosan: Properties and applications. Threshold. Polym. Sci. 31 (2006) 603]. The enormous interest in this biopolymer observed in recent years results from the attempts to manage huge amounts of waste from the food industry, but mainly due to the unique properties of chitin, such as biodegradability, biocompatibility, and the ability to adsorb dyes [H. Tang, W. Zhou, L. Zhang. Adsorption isotherms and kinetics studies of malachite green on chitin hydrogels J. Hazard. Mater. 209-210 (2012) 218] and metal complexation, and affinity for enzymes. All these properties contribute to the use of chitin in many industries, including as an adsorbent in modern wastewater treatment technologies [P.X. Pinto, S.R. Al-Abed, D.J. Reisman. Biosorption of heavy metals from mining influenced water onto chitin products. Chem. Eng. J. 166 (2011) 1002], biodegradable composites and polymeric materials, but also in the design of bioresorbable bone substitutes [R. Jayakumar, K.P. Chennazhi, S. Srnivasan et al. Chitin scaffolds in tissue engineering. Int. J. Mol. Sci. 12 (2011) 1876], drug distribution systems [R. Jayakumar, A. Nair, N. Sanoj Rejinold et al. Doxorubicin-loaded pH-responsive chitin nanogels for drug delivery to cancer cells. Carbohydrate Polym. 87 (2012) 2352] or dressing materials. The presence of reactive functional groups in the chitin molecule, such as -OH, -C = O, or -NH creates a great opportunity to carry out modifications

PL 226 585 B1 w celu projektowania nowych materiałów o zdefiniowanych właściwościach użytkowych przekładających się na ich szerokie spektrum aplikacyjne. Z tego względu w niniejszym wynalazku podjęto próbę wytworzenia grupy produktów na bazie ligniny i chityny, o zdefiniowanych właściwościach fizykochemicznych oraz dyspersyjno-morfologicznych.PL 226 585 B1 in order to design new materials with defined performance properties that translate into their wide range of applications. Therefore, in the present invention, an attempt was made to create a group of products based on lignin and chitin with defined physicochemical and dispersion-morphological properties.

Znane jest w dostępnych źródłach zgłoszenie patentowe CN 10851429, w którym ujawniono sposób otrzymywania materiału kompozytowego zawierającego ligninę, chitynę, plastyfikator, przeciwutleniacz, środek zmniejszający palność mieszaniny, co stanowi połączenie mechaniczne komponentów bez ich interakcji chemicznej do zastosowań w polimerach. Dwuskładnikowy materiał składający się z chitozanu (pochodna syntetyczna chityny) i ligniny tworzący biodegradowalny film stanowi także podstawę zgłoszenia patentowego CN 101220176 A. To połączenie chitozanu, stanowiącego zupełni różny komponent niż chityna, i ligniny, w którym zawartość ligniny wynosi 5-30% wag. nie jest interakcją chemiczną między komponentami, a stanowi wyłącznie mieszaninę składników z punktu widzenia chemicznego. Wytworzony układ, a w zasadzie mieszanina składników znajduje potencjalne zastosowanie w biodegradowalnych membranach. Założeniem twórców niniejszym przedkładanego wynalazku jest po pierwsze uzyskanie zupełnie innego układu, bo jest nim biomateriał chityna-lignina, a po wtóre komponenty wchodzą ze sobą w interakcję chemiczną, co wskazuje, że są one połączone ze sobą trwałymi wiązaniami chemicznymi (wiązania kowalencyjne), co z punktu widzenia twórców zgłoszenia patentowego CN 101220176 A było nieistotne i nie zostało osiągnięte.Patent application CN 10851429 is known in the available sources, which discloses a method of obtaining a composite material containing lignin, chitin, plasticizer, antioxidant, flame retardant mixture, which is a mechanical combination of components without their chemical interaction for use in polymers. The two-component material consisting of chitosan (a synthetic derivative of chitin) and lignin, forming a biodegradable film, is also the basis of patent application CN 101220176 A. This combination of chitosan, which is a completely different component than chitin, and lignin, in which the lignin content is 5-30% by weight. it is not a chemical interaction between components, it is merely a mixture of components from a chemical point of view. The produced system, or in fact the mixture of components, has potential application in biodegradable membranes. The assumption of the authors of the present invention is, firstly, to obtain a completely different system, because it is the chitin-lignin biomaterial, and secondly, the components interact chemically, which indicates that they are connected with each other by permanent chemical bonds (covalent bonds), which from the point of view of the authors of the patent application CN 101220176 A, it was irrelevant and has not been achieved.

W każdym z przypadków, znanych obecnie w stanie techniki uzyskuje się produkty o zdefiniowanych właściwościach fizykochemicznych, jednakże z punktu widzenia autorów niniejszego zgłoszenia patentowego biomateriał składający się tylko i wyłącznie z chityny i ligniny, najkorzystniej w stosunku 5:1, otrzymany z wykorzystaniem młyna kulowego oraz silnych utleniaczy, jako aktywatorów wykorzystanych biopolimerów, może odznaczać się najkorzystniejszymi właściwościami fizykochemicznymi, morfologiczno-mikrostrukturalnymi, które pozwolą na jego zastosowanie jako wielofunkcjonalnego napełniacza polimerów, aktywnego biosorbentu w ochronie środowiska do usuwania zanieczyszczeń nieorganicznych i/lub organicznych, nośnika związków organicznych czy nowatorskiego materiału elektrodowego.In each of the cases known in the state of the art, products with defined physicochemical properties are obtained, however, from the point of view of the authors of this patent application, a biomaterial consisting only of chitin and lignin, most preferably in a 5: 1 ratio, obtained with the use of a ball mill and strong oxidants, as activators of the biopolymers used, may have the most favorable physicochemical, morphological and microstructural properties, which will allow it to be used as a multifunctional polymer filler, an active biosorbent in environmental protection, to remove inorganic and / or organic pollutants, a carrier of organic compounds or an innovative electrode material .

Istotą wynalazku są multifunkcjonalne biomateriały chityna-lignina, znamienne tym, że stanowią je chityna, korzystnie alfa-chityna oraz lignina, korzystnie lignina krafta, w różnych stosunkach wagowych chityna : lignina, korzystnie w stosunku 5:1, przy czym dodatkowo w celu chemicznego połączenia składników dodaje się 3-75% wagowych, korzystnie 30% wagowych silnych utleniaczy typu nadtlenku wodoru lub nitrozodisulfonianu disodu, lub nitrozodisulfonianu dipotasu, lub nadmanganianu potasu, lub nadjodanu sodu, lub nadjodanu potasu, lub ozonu, korzystnie nadtlenku wodoru, a sposób ich otrzymywania polega na tym, że biomateriały miele się mechanicznie, korzystnie z wykorzystaniem młyna kulowego, w stosunku wagowym chityna : lignina równym 5:1 z dodatkiem silnych utleniaczy, a następnie suszy, przy czym proces otrzymywania biomateriału chityna-lignina prowadzi się w temperaturze 15-85°C, korzystnie 25°C.The essence of the invention are multifunctional chitin-lignin biomaterials, characterized in that they are chitin, preferably alpha-chitin, and lignin, preferably kraft lignin, in various weight ratios of chitin: lignin, preferably in a 5: 1 ratio, additionally for the purpose of chemical combination components, 3-75% by weight, preferably 30% by weight, of strong oxidants such as hydrogen peroxide or disodium nitrosodisulfonate, or dipotassium nitrosodisulfonate, or potassium permanganate or sodium periodate or potassium periodate, or ozone, preferably hydrogen peroxide, are added. on the fact that the biomaterials are mechanically ground, preferably using a ball mill, in a chitin: lignin weight ratio of 5: 1 with the addition of strong oxidants, and then dried, while the process of obtaining chitin-lignin biomaterial is carried out at a temperature of 15-85 ° C, preferably 25 ° C.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:Thanks to the solution according to the invention, the following technical and operational effects were obtained:

• otrzymane biomateriały charakteryzują się zróżnicowaną morfologią powierzchni oraz znacznym rozrzutem wielkości cząstek, • produkty chityna-lignina pozyskane proponowaną metodą przejawiają dużą stabilność elektrokinetyczną i steryczną, • otrzymane układy charakteryzują się ponadto zdefiniowanymi właściwościami termicznymi oraz kolorymetrycznymi, • możliwość zastosowania układów chityna-lignina jako biosorbentów umożliwiających proces adsorpcji (np. jonów metali ciężkich, barwników, fenolu i jego pochodnych), jako funkcjonalnych biomateriałów w wielu dziedzinach oraz jako nośników substancji aktywnych oraz enzymów.• the obtained biomaterials are characterized by a diversified surface morphology and a significant particle size distribution, • chitin-lignin products obtained by the proposed method show high electrokinetic and steric stability, • the obtained systems are also characterized by defined thermal and colorimetric properties, • the possibility of using chitin-lignin systems as biosorbents enabling the adsorption process (e.g. heavy metal ions, dyes, phenol and its derivatives), as functional biomaterials in many fields and as carriers of active substances and enzymes.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zilustrowany na rysunkach i w tabelach, gdzie fig. 1 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina, fig. 2 przedstawia na wykresie rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, fig. 3 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina, fig. 4 przedstawia na wykresie rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, fig. 5 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina, fig. 6 przedstawia na wykresie rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, fig. 7 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chity4The invention in an exemplary embodiment has been illustrated in the figures and tables, where Fig. 1 shows an electron microscopy photo of the chitin-lignin biomaterial, Fig. 2 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, Fig. 3 shows a microscopic-electron photo of the chitin-lignin biomaterial Fig. 4 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction in the graph, Fig. 5 shows the electron microscopy photograph of the chitin-lignin biomaterial, Fig. 6 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, Fig. 7 shows the electron microscopy photo of the chity4 biomaterial

PL 226 585 B1 na-lignina, fig. 8 przedstawia na wykresie rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, fig. 9 przedstawia zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina, fig. 10 przedstawia na wykresie rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, tabela 1 przedstawia parametry dyspersyjne dla uzyskanego biomateriału, tabela 2 przedstawia zawartość procentową pierwiastków.N-lignin, Fig. 8 is a graph of the particle size distribution taking into account the volume fraction, Fig. 9 is an electron microscopy photograph of the chitin-lignin biomaterial, Fig. 10 is a graph of the particle size distribution taking into account the volume fraction, Table 1 shows dispersion parameters for the obtained biomaterial, Table 2 shows the percentage of the elements.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:The following examples illustrate the invention:

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

W celu połączenia alfa-chityny i ligniny krafta zaproponowano proces mechanicznego rozdrabniania wyjściowych reagentów z jednoczesnym ich wymieszaniem stosując odśrodkowy młyn kulowy.In order to combine alpha-chitin and kraft lignin, it was proposed to mechanically crush the starting reagents with simultaneous mixing using a centrifugal ball mill.

33

Do 5 g alfa-chityny oraz 5 g ligniny krafta dodano 10 cm3 15% nadtlenku wodoru, a następnie tak przygotowany układ wraz z kulami zamknięto w pojemniku do mielenia. W celu uzyskania odpowiedniej jednorodności materiału finalnego mielenie trwało 5 h. Po zakończonym procesie mielenia układ umieszczano w suszarce stacjonarnej i suszono konwekcyjnie w temperaturze 105°C przez ok. 24 h.To 5 g of alpha-chitin and 5 g of kraft lignin, 10 cm 3 of 15% hydrogen peroxide was added, and then the system prepared in this way with the balls was closed in a grinding container. In order to obtain the appropriate homogeneity of the final material, grinding took 5 hours. After the milling process was finished, the system was placed in a stationary dryer and convectionally dried at the temperature of 105 ° C for about 24 hours.

Na fig. 1 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na fig. 2 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, a w tabeli 1 parametry dyspersyjne dla uzyskanego biomateriału. W tabeli 2 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.Fig. 1 is an electron microscopy photograph of a chitin-lignin biomaterial obtained in the above manner. Fig. 2 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, and in Table 1 the dispersion parameters for the obtained biomaterial. Table 2 shows the percentage of the elements in the obtained product.

P r z y k ł a d II 3 Example II 3

Zastosowano 1 g beta-chityny oraz 5 g ligniny krafta, do których dodano 10 cm3 15% nadtlenku wodoru, a następnie całość umieszczono w młynie kulowym. Proces otrzymywania produktu finalnego chityna-lignina przeprowadzono jak w przykładzie I.1 g of beta-chitin and 5 g of kraft lignin were used, to which 10 cm 3 of 15% hydrogen peroxide was added, and then the whole was placed in a ball mill. The process of obtaining the final chitin-lignin product was carried out as in Example I.

Na fig. 3 zamieszczono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina pozyskanego w powyższy sposób. Na fig. 4 przestawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, a w tabeli 1 parametry dyspersyjne uzyskanego produktu. W tabeli 2 zaprezentowano zawartość procentową pierwiastków w otrzymanym układzie.Fig. 3 is an electron microscopy photograph of chitin-lignin biomaterial obtained in the above manner. Figure 4 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, and Table 1 shows the dispersion parameters of the product obtained. Table 2 presents the percentage of the elements in the obtained system.

P r z y k ł a d III 3 Example III 3

Zastosowano 5 g alfa-chityny oraz 1 g ligniny krafta, do których dodano 10 cm3 20% nadtlenku wodoru, a następnie całość umieszczono w młynie kulowym. Proces otrzymywania produktu finalnego chityna-lignina przeprowadzono jak w przykładzie I.5 g of alpha-chitin and 1 g of kraft lignin were used, to which 10 cm 3 of 20% hydrogen peroxide was added, and then the whole was placed in a ball mill. The process of obtaining the final chitin-lignin product was carried out as in Example I.

Na fig. 5 zamieszczono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina pozyskanego w powyższy sposób. Na fig. 6 przestawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, a w tabeli 1 parametry dyspersyjne uzyskanego produktu. W tabeli 2 zaprezentowano zawartość procentową pierwiastków w otrzymanym układzie.Fig. 5 is an electron microscopy photo of chitin-lignin biomaterial obtained in the above manner. Figure 6 shows the particle size distribution based on the volume fraction, and Table 1 shows the dispersion parameters of the product obtained. Table 2 presents the percentage of the elements in the obtained system.

P r z y k ł a d IVP r x l a d IV

W celu połączenia alfa-chityny i ligniny krafta zaproponowano proces mechanicznego rozcierania wyjściowych reagentów z jednoczesnym ich wymieszaniem stosując ucierak moździerzowy. Do 5 g 3 alfa-chityny oraz 5 g ligniny krafta dodano 10 cm3 15% nadtlenku wodoru, a następnie tak przygotowany układ umieszczono w ucieraku moździerzowym. W celu uzyskania odpowiedniej jednorodności materiału finalnego rozcieranie trwało 3 h. Po zakończonym procesie rozcierania i jednoczesnym wymieszaniem układ umieszczano w suszarce stacjonarnej i suszono konwekcyjnie w temperaturze 105°C przez ok. 24 h.In order to combine alpha-chitin and kraft lignin, a process of mechanical grinding of the starting reagents with simultaneous mixing using a mortar grinder was proposed. 10 cm 3 of 15% hydrogen peroxide was added to 5 g of 3 alpha-chitin and 5 g of kraft lignin, and then the system prepared in this way was placed in a mortar grinder. In order to obtain the appropriate homogeneity of the final material, grinding took 3 hours. After the grinding process was completed and simultaneous mixing, the system was placed in a stationary dryer and convectionally dried at 105 ° C for about 24 hours.

Na fig. 7 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na fig. 8 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, a w tabeli 1 parametry dyspersyjne dla uzyskanego biomateriału. W tabeli 2 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.Fig. 7 shows an electron microscopy photograph of a chitin-lignin biomaterial obtained in the above manner. Fig. 8 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, and in Table 1 the dispersion parameters for the obtained biomaterial. Table 2 shows the percentage of the elements in the obtained product.

P r z y k ł a d VP r z k ł a d V

W celu połączenia alfa-chityny i ligniny krafta zaproponowano proces mechanicznego rozdrabniania wyjściowych reagentów z jednoczesnym ich wymieszaniem stosując odśrodkowy młyn kulowy. Do 5 g ligniny Krafta dodano 5 g alfa-chityny, a następnie taki układ wraz z kulami zamknięto w pojemniku do mielenia. W celu uzyskania odpowiedniej jednorodności materiału finalnego mielenie trwało 5 h. Po zakończonym procesie mielenia układ umieszczano w suszarce stacjonarnej i suszono konwekcyjnie w temperaturze 105°C przez ok. 24 h.In order to combine alpha-chitin and kraft lignin, it was proposed to mechanically crush the starting reagents with simultaneous mixing using a centrifugal ball mill. 5 g of alpha-chitin was added to 5 g of Kraft's lignin, and then the system and the balls were sealed in a grinding container. In order to obtain the appropriate homogeneity of the final material, grinding took 5 hours. After the grinding process was finished, the system was placed in a stationary dryer and convection drying at the temperature of 105 ° C for about 24 hours.

Na fig. 9 przedstawiono zdjęcie mikroskopowo-elektronowe biomateriału chityna-lignina otrzymanego w powyższy sposób. Na fig. 10 przedstawiono rozkład wielkości cząstek uwzględniający udział objętościowy, a w tabeli 1 parametry dyspersyjne dla uzyskanego biomateriału. W tabeli 2 zamieszczono zawartość procentową pierwiastków w pozyskanym produkcie.Fig. 9 shows an electron microscopy photograph of a chitin-lignin biomaterial obtained in the above manner. Fig. 10 shows the particle size distribution taking into account the volume fraction, and in Table 1 the dispersion parameters for the obtained biomaterial. Table 2 shows the percentage of the elements in the obtained product.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Multifunkcjonalne biomateriały chityna-lignina, znamienne tym, że stanowią je chityna, korzystnie alfa-chityna oraz lignina, korzystnie lignina krafta w różnych stosunkach wagowych chityna:lignina, korzystnie w stosunku 5:1, przy czym dodatkowo w celu chemicznego połączenia składników dodaje się 3-75% wagowych, korzystnie 30% wagowych silnych utleniaczy typu nadtlenku wodoru lub nitrozodisulfonianu disodu, lub nitrozodisulfonianu dipotasu, lub nadmanganianu potasu, lub nadjodanu sodu, lub nadjodanu potasu, lub ozonu, korzystnie nadtlenku wodoru.1. Multifunctional chitin-lignin biomaterials, characterized in that they are chitin, preferably alpha-chitin, and lignin, preferably kraft lignin in various weight ratios of chitin: lignin, preferably in a 5: 1 ratio, additionally added to chemically combine the components 3-75 wt.%, preferably 30 wt.% of strong oxidants of the type hydrogen peroxide or disodium nitrosodisulfonate or dipotassium nitrosodisulfonate or potassium permanganate or sodium periodate or potassium periodate or ozone, preferably hydrogen peroxide. 2. Sposób otrzymywania multifunkcjonalnych biomateriałów chityna-lignina, znamienny tym, że biomateriały miele się mechanicznie, korzystnie z wykorzystaniem młyna kulowego, w stosunku wagowym chityna : lignina równym 5:1 z dodatkiem silnych utleniaczy, a następnie suszy, przy czym proces otrzymywania biomateriału chityna-lignina prowadzi się w temperaturze 15-85°C, korzystnie 25°C.2. The method of obtaining multifunctional chitin-lignin biomaterials, characterized in that the biomaterials are mechanically ground, preferably with the use of a ball mill, in a weight ratio of chitin: lignin equal to 5: 1 with the addition of strong oxidants, and then dried, the process of obtaining chitin biomaterial -lignin is carried out at a temperature of 15-85 ° C, preferably 25 ° C.
PL404660A 2013-07-12 2013-07-12 Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation PL226585B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404660A PL226585B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404660A PL226585B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL404660A1 PL404660A1 (en) 2015-01-19
PL226585B1 true PL226585B1 (en) 2017-08-31

Family

ID=52305552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL404660A PL226585B1 (en) 2013-07-12 2013-07-12 Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226585B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL404660A1 (en) 2015-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Elhassani et al. Urea-impregnated HAP encapsulated by lignocellulosic biomass-extruded composites: A novel slow-release fertilizer
Lin et al. TEMPO-oxidized nanocellulose participating as crosslinking aid for alginate-based sponges
Sucaldito et al. Characteristics of unique HBr-hydrolyzed cellulose nanocrystals from freshwater green algae (Cladophora rupestris) and its reinforcement in starch-based film
Wang et al. Collagen/cellulose hydrogel beads reconstituted from ionic liquid solution for Cu (II) adsorption
Gu et al. Synthesis of chitosan–ignosulfonate composite as an adsorbent for dyes and metal ions removal from wastewater
Koshani et al. Cellulose-based dispersants and flocculants
JP4831570B2 (en) Functional cellulose material having high functional particle content and method for producing the same
Passauer et al. Preparation and physical characterization of strongly swellable oligo (oxyethylene) lignin hydrogels
CN104962010A (en) Preparation method of degradable PVC plastic
CA2865828C (en) Cellulose platelet compositions, methods of preparing cellulose platelet compositions and products comprising same
Biswal et al. Exploring the adsorption efficiency of a novel cellulosic material for removal of food dye from water
CN111944067B (en) Biomass environment-friendly water-based paint and preparation method and application thereof
CN112852003B (en) Method for preparing cellulose/sodium alginate composite aerogel from bamboo shoot leftovers, product and application
Megiatto Jr et al. Sodium lignosulfonate as a renewable stabilizing agent for aqueous alumina suspensions
Ren et al. Preparation of sugarcane bagasse/poly (acrylic acid-co-acrylamide) hydrogels and their application
Cai et al. High-performance adhesives formulated from soy protein isolate and bio-based material hybrid for plywood production
Ji et al. Synthesis and characterization of alkali lignin-based hydrogels from ionic liquids
Le et al. Effect of HCl-Alcoholic treatment on the modification of jackfruit (Artocarpus heterophyllus Lam) seed starch
Zhu et al. Preparation of DES lignin-chitosan aerogel and its adsorption performance for dyes, catechin and epicatechin
CN103467622A (en) Phenylalanine modified chitosan derivative, and preparation method and application thereof
Awokoya et al. Synthesis of oxidized Dioscorea dumentorum starch nanoparticles for the adsorption of lead (II) and cadmium (II) ions from wastewater
Awokoya et al. Corrigendum to “Synthesis of oxidized Dioscorea dumentorum starch nanoparticles for the adsorption of lead (II) and cadmium (II) ions from wastewater”[Environ. Nanotechnol. Monit. Manage. 15 (May)(2021) 100440]
PL226585B1 (en) Multifunctional chitin ‑ lignin biomaterials and the method of their preparation
Zeng et al. A review of alginate-like extracellular polymers from excess sludge: Extraction, characterization, and potential application
CN103396560B (en) A kind of preparation method of hydrophobic lignin sulfonate