تاثیر استخراج قلیایی سرد بر ویژگی‌های نانوکریستال‌ها و نانو‌فیبریل‌های لیگنوسلولزی تولید‌شده از خمیرکاغذ مونو‌اتانول‌آمین باگاس

در این پژوهش، تولید نانوکریستال‌های لیگنوسلولزی (lcncs) و نانوفیبریل‌های لیگنوسلولزی (lcnfs) با استفاده از استخراج قلیایی سرد (cce) به‌عنوان پیش‌تیمار قلیایی بر خمیرکاغذ مونواتانول‌آمین (mea) باگاس بررسی شد. تیمار استخراج قلیایی سرد با خالص‌سازی سلولز، استخراج همی‌سلولزها و همچنین تورم الیاف می‌تواند کارایی تولید و ویژگی‌های حرارتی و مورفولوژیکی lcncs و lcnfs را بهبود بخشد. تیمار بهینۀ استخراج قلیایی سرد با استفاده از هیدروکسید سدیم 10 درصد، دمای 20 درجۀ سانتی‌گراد و زمان 1 ساعت روی خمیرکاغذ انجام گرفت. تولید lcncs با فرایند هیدرولیز اسیدی با استفاده از اسیدسولفوریک 64 درصد، زمان 45 دقیقه، دمای 45 درجۀ ‌سانتی‌گراد و تولید lcnfs با استفاده از دستگاه میکروسیال‌ساز با عبور از سه تیغه با قطرهای 50، 100 و 200 میکرومتر به‌ترتیب به‌مدت دو، چهار و شش ساعت انجام گرفت. براساس تصاویر sem، تیمار استخراج قلیایی سرد، میانگین قطر lcncs را از 66.91 نانومتر به 34.63 نانومتر و میانگین قطرlcnfs را از 27.13 به 17.35 کاهش داد. همچنین نتایج اندازه‌گیریxrd نشان داد که تیمار استخراج قلیایی سرد، بلورینگی lcncs را از 87.31 به 93.84 و بلورینگی lcnfs را از 81.68 به 83.47 افزایش داد. براساس نتایج آنالیز گرماسنجی حرارتیtga و dtg نیز استخراج قلیایی سرد، پایداری حرارتی نانولیگنوسلولزها را افزایش می‌دهد. همچنین نتایج ftir کاهش مقدار همی‌سلولزها و لیگنین را از سطح الیاف در اثر استخراج قلیایی سرد تایید می‌کنند. در کل نتایج نشان‌دهندۀ بهبود و اصلاح خواص نانولیگنوسلولزها با استفاده از پیش‌تیمار ساده و سریع است.

effect of cold caustic extraction on the properties of lignocellulosic nanocrystals (lcncs) and lignocellulosic nanofibriles (lcnfs) produced from monoethanolamine (mea) pulp of bagasse

in this study, the production of lignocellulosic nanocrystal (lcnc) and lignocellulosic nanofibril (lcnf) was investigated using cold caustic extraction (cce) as an alkaline pre treatment on monoethanolamine (mea) pulp of bagasse. cce treatment can improve the production efficiency, and thermal and morphological properties of lcncs and lcnfs with cellulose purification, hemicelluloses extraction as well as fiber swelling. the optimum cold caustic extraction treatment on the pulp was obtained using 10 % sodium hydroxide at 20 ° c for 1 hour. lcncs were produced by acid hydrolysis method using 64 % sulfuric acid, a retention time of 45 min. at 45 ° c. lcnfs were prepared by a microfluidizer passing through three chambers with diameters of 50, 100, and 200 μm for 2, 4, and 6 hours, respectively. sem images showed that cold caustic extraction reduced the average diameters of lcncs from 66.91 nm to 34.63 nm and the average diameter of lcnfs from 27.13 to 17.35 nm. the results of xrd also showed that after cce treatment, the crystallinity index of lcncs and lcnfs increased from 87.31 to 93.84 % and from 81.68 to 83.47 %, respectively. the results obtained from tga and dtg thermal analyses show that cold caustic extraction treatment increases the thermal stability of the nanolignocelluloses. ftir results confirmed that the amount of hemicelluloses and lignin was reduced from the fiber surface after cold caustic extraction treatment. generally, the results show the improvement and modification of the properties of nanolignocelluloses using a simple and fast pretreatment method.