Um novo avanço na extração de celulose de juta: análise do processo do reator de ácido sulfúrico

Como fibra de planta natural, a fibra de juta tem muitas vantagens, como alto rendimento, baixo preço e excelentes propriedades mecânicas. É amplamente utilizado em campos de decoração, embalagem, têxtil, médica e outros. No entanto, além da celulose, a fibra de juta também contém impurezas como hemicelulose, lignina e pectina. A presença dessas impurezas limita a aplicação de fibra de juta em campos de ponta. Portanto, a extração eficiente da celulose da juta tornou -se a chave para aumentar o valor agregado da fibra da juta. Atualmente, métodos químicos, físicos e biológicos são métodos comuns para preparar celulose, mas todos têm defeitos como processo de preparação longa, muitas etapas de secagem e alto consumo de energia. Além disso, altas concentrações de ácido e álcalis têm uma grande influência no grau de polimerização e na estrutura da celulose sob condições de alta temperatura, afetando o desempenho da aplicação da celulose. Nesse contexto, surgiu o processo do reator de ácido sulfúrico, trazendo novos avanços na extração da celulose da juta.

O princípio básico do método do ácido sulfúrico para extrair celulose é hidrolisar a fibra de juta com ácido sulfúrico para remover a região não cristalina na estrutura da celulose, obtendo assim celulose com alta cristalinidade. A hidrólise do ácido sulfúrico pode não apenas degradar a região não cristalina da celulose, mas também introduzir grupos de meio-mais carregados de sulfato na superfície da celulose, o que ajuda a melhorar a dispersibilidade e a estabilidade da celulose.

(I) Métodos de extração tradicionais
Atualmente, a fibra de juta é tradicionalmente usada em uma ampla gama de campos, e seus métodos de extração incluem principalmente método químico, método físico, método biológico ou uma combinação de vários métodos. Por exemplo, o processo de produção de celulose da juta pelo método químico tradicional é o pré -tratamento de fibra - ebulição alcalina de alta temperatura - tratamento de clorito de sódio - tratamento com alcalina - lavagem de água - secagem - celulose.
(Ii) limitações
Os métodos tradicionais têm muitos defeitos. O processo de preparação é longo e envolve várias etapas, o que torna todo o processo de extração demorado; Existem muitas etapas de secagem, o que aumenta o consumo de energia; O consumo de energia é alto e o uso de ácido de alta concentração e álcalis sob condições de alta temperatura não apenas tem altos requisitos de equipamento, mas também tem um grande impacto no grau de polimerização e estrutura da celulose, afetando assim o desempenho da aplicação da celulose.

(I) Fluxo de processo
1. Pré -tratamento:
• Esmague a fibra da juta a um tamanho de partícula apropriado (como 0. Peneira de 180 mm) para o processamento subsequente. • Use água ou outros solventes para remover componentes solúveis em água na fibra de juta.
2. Extração de celulose:
• Coloque o pó de fibra de juta pré -tratado em um reator e adicione a solução de ácido sulfúrico (como 2% -3% ácido sulfúrico).
• Reaja a uma determinada temperatura (como 40 graus) e tempo (como 1 hora) e verifique se a reação é totalmente realizada através de um dispositivo de refluxo de condensação.
• Após a conclusão da reação, lave o resíduo com uma grande quantidade de água várias vezes até que seja neutra.
3. Purificação:
• Lave a celulose extraída com uma grande quantidade de água várias vezes até que seja neutro remover ácido residual e impurezas.
• Obtenha celulose pura por filtração e secagem (como secagem a 60 graus).

(Ii) Parâmetros -chave
• Temperatura: a temperatura do tratamento com ácido é controlada em 50 graus -60. A temperatura tem uma influência importante na taxa de reação e efeito de remoção de impureza. A temperatura muito alta pode causar degradação da celulose, enquanto a temperatura muito baixa diminuirá a taxa de reação.
• Tempo: o tempo de isolamento de tratamento ácido é de 45min -90 min. Se o tempo for muito curto, as impurezas não serão removidas minuciosamente; Se o tempo for muito longo, o desempenho da celulose pode ser afetado.
• Razão do banho: a proporção de banho é geralmente 1: 10-1: 20. Uma proporção de banho adequada pode garantir que a fibra da juta esteja totalmente em contato com o líquido de tratamento e melhorar o efeito do tratamento.
• Dosagem de ácido sulfúrico: A dose de ácido sulfúrico é determinado de acordo com os requisitos do processo, geralmente 6g/l -8 g/l. A dose excessiva de ácido sulfúrico aumentará os custos e pode causar corrosão ao equipamento; Pouca dose de ácido sulfúrico resultará em baixa remoção de impureza.

(I) fluxo de processo curto
Comparado aos métodos tradicionais, o fluxo do processo do reator de ácido sulfúrico é mais simples e reduz as etapas desnecessárias, reduzindo assim o tempo de preparação e melhorando a eficiência da produção.
(Ii) baixo consumo de energia
O processo possui menos etapas de secagem e todos os processos são operados sob pressão normal, o que reduz o consumo de energia. Ao mesmo tempo, aditivos ecológicos são usados ​​e a quantidade de aditivos químicos é pequena, o que reduz ainda mais os custos de produção.
(Iii) alta taxa de remoção de impureza
Após ser tratado pelo processo do reator de ácido sulfúrico, o efeito de remoção da impureza na fibra da juta é bom, especialmente o efeito de remoção da lignina e da hemicelulose é significativo. Por exemplo, após o tratamento combinado biológico-químico, o teor de hemicelulose na fibra da juta foi reduzido de 10,21%para 5,35%, uma diminuição de 47,6%; O teor de lignina foi reduzido de 8,25%para 7,43%, uma redução de 9,66%, aumentando assim o teor de celulose na fibra de juta em 8,39%.
(Iv) nenhum dano à estrutura e desempenho da celulose
A celulose produzida por esse processo possui um alto conteúdo de -olulose e não danifica a estrutura e o desempenho da celulose, garantindo assim o desempenho da qualidade e da aplicação da celulose.

O processo do reator de ácido sulfúrico fez novos avanços no campo da extração de celulose da juta, com vantagens significativas, como fluxo de processo curto, baixo consumo de energia, alta taxa de remoção de impureza e nenhum dano à estrutura e desempenho da celulose. Comparado aos processos tradicionais, esse processo pode extrair a celulare da juta com mais eficiência, reduzir os custos de produção e melhorar a qualidade do produto e possui amplas perspectivas de aplicação.
No futuro, com o desenvolvimento contínuo e a inovação da tecnologia, espera -se que o processo do reator de ácido sulfúrico seja otimizado e melhorado. Por exemplo, estruturas de reator mais eficientes e condições operacionais podem ser estudadas para melhorar os efeitos da eficiência da reação e remoção de impureza; Novas preparações de bioenzimas podem ser desenvolvidas para reduzir ainda mais os custos de produção; e tratamento de resíduos e reciclagem no processo podem ser fortalecidos para alcançar a produção verde. Acredita-se que, em um futuro próximo, o processo do reator de ácido sulfúrico será mais amplamente utilizado na indústria de fibras de juta, promovendo o desenvolvimento da indústria de fibra de juta em direção às direções de ponta e verde.