Способ получения микрокристаллической целлюлозы



Способ получения микрокристаллической целлюлозы
Способ получения микрокристаллической целлюлозы
Способ получения микрокристаллической целлюлозы
Способ получения микрокристаллической целлюлозы
Способ получения микрокристаллической целлюлозы

 


Владельцы патента RU 2620797:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу продольного расщепления полых целлюлозных волокон. Способ содержит этапы увлажнения волокон, подачи влажных волокон в находящийся под давлением выше атмосферного газообразный поток и пропускания несущего волокна газообразного потока через трубку Вентури.

Изобретение относится к процессу обработки биомассы. Способ обработки исходного сырья - лигноцеллюлозной биомассы, в котором ее подвергают ожижению путем обработки горячей жидкой водой под давлением при докритических условиях, где температура составляет от 330°С до ниже 374°С и рН составляет менее 3,0.

Предложен способ изготовления листа рыхлой целлюлозы, включающий контакт по меньшей мере одного катионного трехвалентного металла, его соли или их сочетания с композицией, содержащей волокна рыхлой целлюлозы и воду, при первом значении рН для формирования смеси рыхлой целлюлозы; формирование полотна из этой смеси рыхлой целлюлозы, нанесение по меньшей мере одного разрыхляющего ПАВ на полотно и подъем значения рН до второго значения рН, которое больше, чем первое значение рН, для изготовления листа рыхлой целлюлозы.

Изобретение относится к производству целлюлозы для простых и сложных эфиров целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает кислую варку в варочном аппарате целлюлозосодержащего сырья бисульфитным раствором на натриевом основании в присутствии обессмоливателя и горячее облагораживание продукта варки гидроксидом натрия в присутствии добавки.

Настоящее изобретение относится к способу обезвоживания суспензии, содержащей микрофибриллированную целлюлозу, причем способ содержит следующие стадии: обеспечение суспензии, содержащей микрофибриллированную целлюлозу и жидкость, подвергание суспензии воздействию электрического поля, вынуждающего течь жидкость суспензии, и отделение жидкости от микрофибриллированной целлюлозы.

Изобретение относится к способу обработки суспензии целлюлозной массы, включающему (i) стадию воздействия на волокна целлюлозы водного раствора марганцевого катализатора переходного металла и пероксида водорода при рН 6-13 и (ii) размол целлюлозы до достижения значения Шоппер-Риглер (SR) 10-90° и переработку полученной массы в бумагу, ткань или картон, причем марганцевый катализатор переходного металла присутствует в концентрации 0,0001-1 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы и пероксид водорода присутствует в концентрации 0,1-100 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы, предварительно готовят марганцевый катализатор переходного металла из моноядерного Mn(II), Mn(III), Mn(IV) или двухъядерного Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV) и лиганда переходного металла формулы (I): где: ; p=3; R независимо выбран из водорода, С1-С6-алкила, СН2СН2ОН, СН2СООН, и пиридин-2-илметила; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из Н, С1-С4-алкила, С1-С4-алкилгидрокси.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается способа получения структурированных материалов с использованием нанофибриллярных гелей целлюлозы.
Настоящее изобретение относится к способу получения гельсодержащих композитных материалов, к материалам, полученным указанным способом, а также к их использованию в некоторых применениях.

Настоящее изобретение относится к способу производства бумаги или картона, водной композиции, используемой при производстве бумаги и картона. Задачей настоящего изобретения является улучшение удерживания твердого вещества, обезвоживания и фактуры, в особенности, при производстве бумажной и картонной продукции.

Предложен способ изготовления листа рыхлой целлюлозы, включающий формирование полотна, содержащего волокна рыхлой целлюлозы, и нанесение по меньшей мере одного разрыхляющего ПАВ на полотно, чтобы изготовить лист рыхлой целлюлозы.

Изобретение относится к химической переработке целлюлозы, в частности к способам получения частиц и водных дисперсий нанокристаллической целлюлозы, и может быть использовано при производстве наночастиц.

Изобретение относится к растворимым в воде порошкообразным полимерным композициям, которые в порошкообразном виде применимы для непосредственного добавления к водным системам для получения однородных, не содержащих комков растворов.

Изобретение относится к новым производным госсипола, которые могут быть использованы в фармакологии, общей формулы (I): где RI=Sach; RII=Sach или Н; Sach - остаток окисленного полисахарида, имеющего звенья одной из указанных ниже формул: где n означает полимерность соединения с содержанием от 1 окисленного звена в 1000 сахаридных звеньев полисахарида до полностью окисленного полисахарида, где полисахарид выбран из карбоксиметилцеллюлозы или декстрана, и средневесовую молекулярную массу Mw от 1 до 2000 кДа, предпочтительно от 3 до 80 кДа.

Изобретение относится к способу получения микроцеллюлозы, включающему a) подкисление волокнистого целлюлозного материала минеральной кислотой, b) промывку подкисленного целлюлозного материала водой, c) необязательно обезвоживание промытого целлюлозного материала и d) гидролиз промытого или промытого и обезвоженного целлюлозного материала в кислых условиях при температуре от 120°C до 185°C и консистенции, составляющей от 8 до 60 мас.% сухого вещества целлюлозы.

Изобретение относится к способу получения нанокристаллических целлюлозных волокон из сухой багассы для использования при производстве высококачественной бумаги, в качестве сорбента в медицинской промышленности при производстве раневых повязок, впитывающих простыней, подгузников, а также высокоселективных экспресс-тестовых систем, при производстве сывороток, вакцин, иммуномодуляторов, антигистаминных препаратов; в косметической промышленности в качестве натурального загустителя; в пищевой промышленности в качестве натурального крахмалонесодержащего загустителя.
Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается способа получения нанокристаллических целлюлозных волокон из растительного сырья.

Группа изобретений относится к пористой мембране, сепаратору для электрохимического устройства, содержащему вышеуказанную пористую мембрану, электрохимическому устройству, содержащему вышеуказанный сепаратор и способу получения пористой мембраны.
Изобретение относится к области химии целлюлозы и ее модифицирования. Способ получения микрокристаллической целлюлозы включает деструкцию целлюлозы, промывку продукта водой и основаниями, сушку.

Настоящее изобретение относится к способу получения наноцеллюлозы, включающему модификацию целлюлозных волокон. При этом способ содержит следующие стадии: i) обработка целлюлозных волокон в течение, по меньшей мере, пяти минут водным содержащим электролит раствором амфотерной или анионной карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), где температура в процессе обработки составляет по меньшей мере 50°C, и выполняется по меньшей мере одно из следующих условий: A) значение pH водного раствора в процессе обработки лежит в интервале около 1.5-4.5; или B) значение pH водного раствора в процессе обработки выше чем около 11; или C) концентрация электролита в водном растворе лежит в интервале около 0.0001-0.5 М, если электролит имеет моновалентные катионы, или в интервале около 0.0001-0.1 М, если электролит имеет двухвалентные катионы, ii) установление pH, путем применения основной и/или кислотной жидкости, в интервале значений pH от около 5 до около 13 и iii) обработка указанного материала в механическом измельчительном приборе, с получением, таким образом, наноцеллюлозы.
Изобретение относится к способу получения наноцеллюлозы, в частности нанофибриллярных целлюлозных волокон из растительного сырья различного происхождения, и может быть использовано в непищевых отраслях промышленности.

Способ и устройство для изготовления формованных изделий из основного вещества, а именно из целлюлозы, протеинов, полилактидов или крахмала, или смеси этих веществ, которое перемешивают с растворителем для образования формовочного раствора, а затем этот растворитель по меньшей мере частично удаляют из формовочного раствора и подают формовочный раствор в устройство формования.
Наверх