超声波辅助次序加工大麦草使用二元酸性和水化三元深层欧特溶剂用于纳米纤维素生产
Dileswar Pradhan1, Swarna Jaiswal1, Brijesh K Tiwari2
1School of Food Science and Environmental Health, Faculty of Sciences and Health, Technological University Dublin - City Campus, Central Quad, Grangegorman, Dublin, Ireland; Centre for Sustainable Packaging and Bioproducts, Technological University Dublin - City Campus, Central Quad, Grangegorman, Dublin, Ireland; Sustainability and Health Research Hub, Technological University Dublin - City Campus, Grangegorman, Dublin, Ireland; Health Engineering & Materials Science Research Hub, Technological University Dublin - City Campus, Grangegorman, Dublin, Ireland.
这项研究利用深度浸泡溶剂 (DES) 提升大麦的价值,以高效地提取木质素和纤维素. 该过程产生高纯度纳米纤维素,证明了农业残留物可持续的生物炼油方法.
科学领域:
- 生物质的利用和生物精炼.
- 可持续的化学和材料科学
- 纳米技术和材料工程 材料工程
背景情况:
- 像大麦草这样的农业残留物丰富,但生物质资源未得到充分利用.
- 有效提取有价值的成分,如素和纤维素,对于生物炼油厂的发展至关重要.
- 传统的生物质分成方法可能是能源密集型的,并产生恶劣的废物流.
研究的目的:
- 通过开发一种高效的生物炼油工艺来生产质素,纤维素和纳米纤维素来提升大麦的价值.
- 调查用于生物质预处理的二进制酸性深溶剂 (DES) 和下游加工的水合三进制DES (HDES) 的使用情况.
- 为了实现提取的成分,特别是纳米纤维素的高产量和纯度.
主要方法:
- 用酸性DES (胆化物和乳酸) 进行大麦的超声波辅助预处理.
- 下游加工使用水合三元化DES (贝他因,酸,水 - BOW HDES) 和高强度超声波 (HIUS).
- 使用像DLS和XRD这样的技术来表征提取的木质素,纤维素和纳米纤维素.
主要成果:
- 最佳的DES预处理实现了70.54%的红素和69.58%的半纤维素去除.
- 纤维素产量为39.81%,纯度为91.31%,素产量为9.40%,纯度为83.29%.
- 纳米纤维素生产导致77.8%的颗粒低于100nm,具有保存的纤维素I晶体结构.
结论:
- 开发的基于DES的工艺提供了一种高效和可持续的方法,可以从大麦中提取有价值的成分.
- 这种方法可以从农业废物中可扩展生产具有理想特性的纳米纤维素.
- 这些发现支持了利用丰富的基纤维素生物质的综合生物炼油厂的潜力.
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