RU2620797C1 - Способ получения микрокристаллической целлюлозы - Google Patents
Способ получения микрокристаллической целлюлозы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620797C1 RU2620797C1 RU2016117432A RU2016117432A RU2620797C1 RU 2620797 C1 RU2620797 C1 RU 2620797C1 RU 2016117432 A RU2016117432 A RU 2016117432A RU 2016117432 A RU2016117432 A RU 2016117432A RU 2620797 C1 RU2620797 C1 RU 2620797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cellulose
- microcrystalline cellulose
- mcc
- solution
- methanesulfonic acid
- Prior art date
Links
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
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/001—Modification of pulp properties
- D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
- D21C9/004—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives inorganic compounds
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии получения микрокристаллической целлюлозы, применяемой в качестве матрицы или наполнителя для получения нанокомпозитов, нанопорошков, мембран, катализаторов, синтетических полимеров, цеолитов, химических сорбентов, лекарственных препаратов, косметических кремов, эмульсий и красителей, широко используемых в нефтехимической, фармацевтической, пищевой и текстильной и в других отраслях промышленности. Способ получения микрокристаллической целлюлозы включает растворение 0,01-0,1 г/мл целлюлозы в 5,0-10,0 М водном растворе метансульфокислоты с последующей электрохимической очисткой при плотностях анодного тока 0,005-0,01 А/см2, фильтрованием, высушиванием и измельчением конечного продукта - микрокристаллической целлюлозы. Технический результат заключается в проведении процесса кислотного гидролиза целлюлозы в растворе метансульфокислоты с последующей электрохимической очисткой полученного материала, при этом используемые методы - экологически безопасны, а реактивы - биоразлагаемы; за счет использования метода электрохимической обработки растворенной целлюлозы сокращается число стадий требуемых для очистки микрокристаллической целлюлозы; для проведении процессов не требуется сложного технического оборудования. 5 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), применяемой в качестве матрицы или наполнителя для получения нанокомпозитов, нанопорошков, мембран, катализаторов, синтетических полимеров, цеолитов, химических сорбентов, лекарственных препаратов, косметических кремов, эмульсий и красителей, широко используемых в нефтехимической, фармацевтической, пищевой и текстильной и в других отраслях промышленности.
Известен способ получения МКЦ [патент РФ №2147057, кл. С08В 15/02, D21C 1/04, от 27.03.2000. / Карманов А.П., Кочева Л.С., Киселева А.А.], включающий гидролиз предварительно измельченной до порошкообразного состояния воздушно-сухой овсяной соломы в растворе серной и пероксомоносерной кислот. МКЦ обладает следующими показателями: степень полимеризации (СП) 87-210; лигнин Комарова 20,3-26,09%.
Недостатком данного способа является использование агрессивных растворов серной и пероксомоносерной кислот, высокое содержание лигнина Комарова в полученной МКЦ, что не всегда является желательным показателем.
Известен способ получения МКЦ [патент РФ №2298562 С1, кл. С08В 15/02, D21C 1/04, от 10.05.2007. / Казакова Е.Г., Демин В.А.], включающий гидролиз исходного целлюлозного материала белизной до 65% в растворе серной кислоты концентрацией 5-10% при атмосферном давлении и температуре 100-105°С в течение 0,5-3 часов с последующей отбелкой полученного материала до полного поглощения диоксидом хлора (0,5-3,0% масс.) в течение 1-3 часов при температуре 70°С.
Недостатками данного способа являются применение высокотоксичных реагентов и высоких температур.
Известен также способ получения МКЦ [патент РФ №2343160 С2, кл. С08В 15/00, С08В 16/00, от 10.01.2009. / Копески Роберт (US), Цай Альберт Дж. (US), Русзкай Томас A. (US)], включающий обработку исходного целлюлозного материала реакционной смесью пероксида водорода при повышенной температуре и давлении (137,9-10342,1 кПа) и рН 2-8 в процессе экструзии для деполимеризации целлюлозного материала до средней степени деполимеризации не более 400.
Недостатками этого способа являются применение специального экструзионного оборудования, высоких температур и давления.
Наиболее близким по сущности является способ получения МКЦ [евразийский патент ЕАПО №016516 В1, кл. С07Н 3/06, С07Н 1/00, от 30.05.2012. / Чэнь Пэйхао (CN)] путем кислотного гидролиза целлюлозного материала с использованием концентрированных растворов серной кислоты.
Недостатками этого способа являются многостадийность процесса, использование агрессивных концентрированных растворов серной кислоты и значительные затраты на ее регенерацию.
В связи с этим задачей данного изобретения является разработка нового эффективного способа получения микрокристаллической целлюлозы из различных сырьевых материалов растительного происхождения, обладающей совокупностью значимых характеристик.
Технический результат заключается в проведении процесса кислотного гидролиза целлюлозы в растворе метансульфокислоты с последующей электрохимической очисткой полученного материала.
Сущность предлагаемого способа получения микрокристаллической целлюлозы путем использования раствора серной кислоты состоит в том, что вначале проводят растворение 0,01-0,1 г/мл целлюлозы в 5,0-10,0 М водных растворах метансульфокислоты, а затем электрохимическую очистку полученного раствора на графитовом электроде при плотностях анодного тока 0,005-0,01 А/см2 с последующим фильтрованием, высушиванием и измельчением конечного продукта - микрокристаллической целлюлозы.
Примеры осуществления способа получения микрокристаллической целлюлозы
Пример 1
В химической колбе растворяют 10 г целлюлозы в 100 мл 10 М водного раствора метансульфокислоты. В качестве целлюлозы использовали беззольные фильтры (фиг. 1). Процесс растворения целлюлозы проводили при комнатной температуре (Т=25°С) и атмосферном давлении, путем перемешивания с помощью магнитной мешалки в течение 5-10 минут. Цвет раствора практически не изменяется. Полученный раствор в виде геля, содержащий 0,1 г/мл целлюлозы и 10 М раствора метансульфокислоты, подвергают электрохимической очистке.
Электрохимическую очистку проводили в течение 6 часов на графитовом электроде (S=8 см2) при плотности тока 0,005 А/см2 в анодном отделении диафрагменного электролизера с катионитовой мембраной марки МКФ. Католитом служил 0,2 М раствор метансульфокислоты, а катодом - графит.
По окончании очистки анолит, содержащий раствор-гель очищенной целлюлозы, отделяют на керамическом фильтре от фонового электролита трехкратным промыванием дистиллированной водой, а затем высушивают при температуре 70-80°С. Размер частиц полученной МКЦ составляет 1-10 мкм (фиг. 2). Средняя степень полимеризации (СПср) равна 54.
Пример 2
В химической колбе растворяют 5 г целлюлозы в 100 мл 10М водного раствора метансульфокислоты. Растворение целлюлозы, ее электрохимическую обработку и выделение из раствора, содержащего очищенную МКЦ, проводят аналогично примеру 1 при плотности анодного тока 0,05 А/см2. Размер частиц полученной МКЦ составляет 5-10 мкм (фиг. 3). Средняя степень полимеризации (СПср) равна 115.
Пример 3
В химической колбе растворяют 1 г целлюлозы в 100 мл 5 М водного раствора МСК. Растворение, электрохимическую обработку и выделение из раствора, содержащего очищенную МКЦ, проводят аналогично примеру 1. Размер частиц полученной МКЦ составляет 8-10 мкм (фиг. 4). Средняя степень полимеризации (СПср) равна 154.
Пример 4
В химической колбе растворяют 1 г целлюлозы в 100 мл 5 М водного раствора МСК. Растворение целлюлозы и выделение из раствора, содержащего очищенную МКЦ, проводят аналогично примеру 1.
Электрохимическую обработку проводили в течение 3 часов на графитовом электроде (S=8 см2) при плотности тока 0,01 А/см2 в бездиафрагменном электролизере. Катодом служил также графитовый электрод. Размер частиц полученной МКЦ составляет 2-10 мкм (фиг. 5). Средняя степень полимеризации (СПср) равна 185.
Анализ полученной МКЦ также проводили методом сканирующей электронной микроскопии. Для съемки порошковые образцы МКЦ были закреплены на держателях образцов при помощи двухстороннего проводящего углеродного скотча. Затем на поверхность исследуемых образцов методом магнетронного распыления был нанесен тонкий 10-нм слой сплава платины-палладия для создания условий стока заряда с исследуемой непроводящей поверхности. Микрофотографии (фиг. 1-5) были получены при ускоряющем напряжении 10 кВ в режиме регистрации вторичных электронов при увеличении от 200 до 30000 в нескольких точках для каждого из образцов с использованием растрового электронного микроскопа SEM Leo-1450.
Предложенный способ получения МКЦ путем растворения целлюлозы в 10 М растворе метансульфокислоты с последующей электрохимической обработкой на графитовом электроде по сравнению с известным химическим способом растворения целлюлозы в серной кислоте обладает рядом преимуществ:
1. Кислотный гидролиз целлюлозы в растворе метансульфокислоты идет без изменения цвета по сравнению с серной кислотой.
2. Получение МКЦ в предложенном способе не требует проведения специальных мер предосторожностей, предусматривающих исключение испарения исходного вещества и загрязнения окружающей среды, т.к. используемые методы - экологически безопасны, а реактивы - биоразлагаемы.
3. За счет использования метода электрохимической обработки растворенной целлюлозы сокращается число стадий, требуемых для очистки МКЦ.
4. Для проведении процессов не требуется сложного технического оборудования.
Claims (1)
- Способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий растворение 0,01-0,1 г/мл целлюлозы в 5,0-10,0 М водном растворе метансульфокислоты с последующей электрохимической очисткой при плотностях анодного тока 0,005-0,01 А/см2, фильтрованием, высушиванием и измельчением конечного продукта - микрокристаллической целлюлозы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117432A RU2620797C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016117432A RU2620797C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2620797C1 true RU2620797C1 (ru) | 2017-05-29 |
Family
ID=59032041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016117432A RU2620797C1 (ru) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2620797C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705957C1 (ru) * | 2019-06-15 | 2019-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Способ получения нанокристаллической целлюлозы с использованием Cu(II) катализатора |
| RU2797202C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147057C1 (ru) * | 1999-08-04 | 2000-03-27 | Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
| US7005514B2 (en) * | 2002-10-16 | 2006-02-28 | International Paper Company | Process for preparing microcrystalline cellulose |
| RU2298562C1 (ru) * | 2005-12-19 | 2007-05-10 | Государственное учреждение Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
| RU2343160C2 (ru) * | 2002-07-26 | 2009-01-10 | Фмк Корпорейшн | Получение микрокристаллической целлюлозы |
| EA016516B1 (ru) * | 2007-09-18 | 2012-05-30 | Пэйхао Чэнь | Получение основного гидролизата гидролизом растительных целлюлозных материалов концентрированной серной кислотой |
-
2016
- 2016-05-04 RU RU2016117432A patent/RU2620797C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2147057C1 (ru) * | 1999-08-04 | 2000-03-27 | Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
| RU2343160C2 (ru) * | 2002-07-26 | 2009-01-10 | Фмк Корпорейшн | Получение микрокристаллической целлюлозы |
| US7005514B2 (en) * | 2002-10-16 | 2006-02-28 | International Paper Company | Process for preparing microcrystalline cellulose |
| RU2298562C1 (ru) * | 2005-12-19 | 2007-05-10 | Государственное учреждение Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
| EA016516B1 (ru) * | 2007-09-18 | 2012-05-30 | Пэйхао Чэнь | Получение основного гидролизата гидролизом растительных целлюлозных материалов концентрированной серной кислотой |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705957C1 (ru) * | 2019-06-15 | 2019-11-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Способ получения нанокристаллической целлюлозы с использованием Cu(II) катализатора |
| RU2797202C1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100307974A1 (en) | Preparation and use of novel polyanilines for water treatment | |
| GB963932A (en) | The process and apparatus for electrodialyzing solutions | |
| US4388162A (en) | Continuous flow electrochemical cell and process | |
| JP2003518198A (ja) | 還元性染料の電気化学的還元 | |
| Biswas et al. | Blue light emitting self-healable graphene quantum dot embedded hydrogels | |
| Ahmed et al. | Electrically conducting nanofiltration membranes based on networked cellulose and carbon nanostructures | |
| RU2620797C1 (ru) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы | |
| JP4695206B2 (ja) | 金属回収方法および金属回収装置 | |
| DE3218098A1 (de) | Diaphragma, insbesondere fuer die chloralkali-elektrolyse und verfahren zu dessen herstellung | |
| CN114988534B (zh) | 一种甲酚类废水处理方法及其使用的复合催化电极 | |
| JPH04263611A (ja) | 水不溶性固形フィブロイン成形物及びその製造法 | |
| CN110862633A (zh) | 一种制备凝胶薄膜的方法 | |
| RU2447207C1 (ru) | Способ получения нановолокон из алифатических сополиамидов | |
| CN113463117B (zh) | 一种电催化甲醛制1，2-丙二醇的方法 | |
| CN113069933B (zh) | 一种分离n,n-二甲基甲酰胺/水混合物的有机/无机复合膜及其制备方法 | |
| KR102568583B1 (ko) | 리그닌을 포함하는 슬러리에 전기장을 가하여 리그닌을 정제하는 방법 | |
| US5589053A (en) | Electrolysis process for removal of caustic in hemicellulose caustic | |
| Xiong et al. | Using the modified sugarcane bagasse cellulose cation membrane as a separator in the electrodialysis device for ammonia nitrogen removal | |
| Harruddin et al. | Evaluation of Different Polymeric Membrane Support for Acetic Acid Removal by Supported Liquid Membrane Process | |
| Ren et al. | Preparation of SAMS-CMC-CS bipolar membrane and its application in electro-generating FeO 4 2− | |
| KR20110061562A (ko) | 자일로-펜트-1,5-디오즈를 전해 생산하는 방법 | |
| RU2678438C1 (ru) | Способ получения электродных материалов для топливных элементов и суперконденсаторов | |
| US1590592A (en) | Conversion of cellular or fibrous material | |
| CN109651525B (zh) | 一种去除热凝胶发酵液中菌体细胞的方法 | |
| SU694488A1 (ru) | Способ получени ванилина |