调查对水凝胶的合成从越南菠萝叶废弃物是羧甲基纤维素

文摘

羧甲基纤维素(CMC)是来自越南菠萝叶通过醚化浪费。把菠萝叶粉与氢氧化钠溶液然后HNO₃在90°C的一个适当的时间,可以有效地提取纤维素。获得CMC, carboxymethylation是由菠萝与氯乙酸纤维素的反应60°C 1.5 h。这个反应的最优条件。由此产生的CMC的取代度(DS)为0.91。水凝胶是由丙烯酸和丙烯酰胺的接枝共聚合成CMC。在这反应,N, N′methylenebisacrylamide (MBA)作为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂。最大的水凝胶为蒸馏水和0.9 wt吸墨性。%氯化钠溶液相对较高,即588.2 g / g和79.3 g / g,分别。此外,水肿胀和土壤水凝胶的保留行为也被调查。结果表明,这种水凝胶可以作为合适的土壤持水添加剂使用培养的目的。

1。介绍

由于目前的水资源危机,水资源保护对农业生产的可持续发展至关重要。高吸水性聚合物(SAP)可能是一个节约用水的有效解决方案。吸水后,SAP粒子(也称为水凝胶)作为根系附近的水库来储存大量和丰富的大量的水对植物生长在足够长的时间(1- - - - - -4]。在一般生产的水凝胶,丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)是常用的5]。然而,一些弱点的这些合成聚合物包括他们的高成本、高毒性和降解性差(6]。使用自然起源的聚合物,如纤维素、淀粉、壳聚糖,黄原胶,kappa卡拉胶和刺槐豆胶(7- - - - - -11),最近被认为是与亲水共聚合成聚合物。这表明这种方法是有效的,可以克服上述限制。特别是,纤维素及其衍生物如CMC,也称为Na-CMC,吸引了很多研究人员的注意,因为它们是最丰富的来源的天然聚合物,连同他们的生物相容性和生物降解性。许多努力合成纤维素基高吸水性树脂和改善他们的膨胀能力。事实上,CMC作为材料合成水凝胶需要相当高的溶解度和取代度(DS)。对CMC解散,DS必须高。但高DS也限制了聚合物接枝在CMC的能力。因此,研究合成CMC与合适的溶解度和DS是必要的。一些作者已经报道了水凝胶的合成基于不同原油等纤维素来源纤维素CMC (7),玉米皮(12],木浆[13],棉短绒[14)等。也知道商用CMC是合成纤维素的纯粹的硬木和棉花。这样制造过程往往是复杂和产品是昂贵的。越南是一个农业国家,大量的菠萝叶浪费,每年约1吨。菠萝叶子占总重量的70%的菠萝,菠萝是收获后被丢弃。释放到环境,反过来,导致污染的生活环境系统。报道在我们先前的研究,可以从越南菠萝叶中提取纤维素废料与相对较高的收益率为55% (wt. / wt。)15]。实验还表明,从菠萝叶子中分离纤维素的过程是很简单的执行。纤维素提取菠萝叶子似乎相对较低的分子量和水晶内容从木材相比7gydF4y2Ba13)、棉花(14],稻草[16),和其他(17gydF4y2Ba18]。这两个因素积极影响凝胶含有半纤维素的质量。与上面的优势,因此,越南菠萝叶是一个非常有吸引力的原材料,需要应用到生产可生物降解的高吸水性树脂(BioSAPs)。

迄今为止,大多数研究了纤维素基高吸水性树脂材料的吸光度,释放能力的水,和生理盐水在实验室条件下的解决方案。不过,CMC的存在通常的吸光度降低SAP (CMC)。在许多情况下,BioSAP的吸光度和释放水平土壤条件没有被评估。事实上,纤维素基高吸水性树脂材料易碎由于弱凝胶稳定性的压力下导致显著减少土壤持水量的材料(19]。材料的属性大幅减少由于土压力,盐矿产和肥料在土壤中。不受控制的释放水的一个主要因素限制了这种材料在农业中的应用。

这项工作的目标是建立高吸水性树脂材料的合成条件基于菠萝叶CMC与高吸水凝胶稳定性同时确保一致的。获得产品的特点是它们的属性和土壤保持水分的能力。在水和生理氯化钠溶液吸收,以及保持水在土壤的能力,本研究强调的优越性菠萝leaf-CMC BioSAP相比BioSAP包含商业CMC和SAP (CMC)。这项研究集中在两点:(i) CMC从低成本的合成菠萝叶浪费和(2)的生产基于农业应用羧甲基纤维素水凝胶。

2。实验

2.1。材料和稻草的来源

从菠萝菠萝叶废物收集董Giao农场,全国省内,越南。叶样本在烤箱干60°C 24 h在地面使用磨粉2毫米直径的机器。

本研究中使用的主要化学物质包括一氯醋酸(MCA)(英国)99.7%,醋酸99.9%、65%硝酸和钠羟(默克公司)的99.9%。

过硫酸铵(APS)为99.9%,氯化钠99.9%,丙烯酰胺(AM)和99.9%是来自默克,N, N-methylenebisacrylamide (MBA)从BioBasic获得99.9%,丙烯酸(AA)和光,99.6%是来自kouichi和氢氧化钠99%的从Xilong购买化学分析品位。

溶剂包括从Xilong化工、甲醇和乙醇99.8% 99.9% 99.8%异丙醇(默克公司)99.7%,丙酮(默克公司)。

2.2。制备方法

2.2.1。纤维素从越南恢复菠萝叶浪费

纤维素是由化学法从越南菠萝叶子中恢复过来。

比彻杯1000毫升,10 g的干菠萝叶粉是用250毫升的稀释0.75 M氢氧化钠预处理在90°C以下2 h搅拌。黑浆得到仔细洗了250毫升蒸馏水的固体部分。然后剩余固体部分采用了150毫升yM HNO₃(y= 0.250米,0.50米,0.75米,1.00米,1.25米)和煮熟在90°C 1.5 h。接下来,混合是一个没有过滤。3porous funnel and washed several times with distilled water until the pH reached about 7. The obtained residue was dried in an oven at 60°C until the weight no longer changed. The crushed dry product was placed in a closed vial and kept in a desiccator at standard conditions for use in the following test.

提取纤维素的产量决定通过以下方程: 在哪里米纤维素和获得的重量吗米₀是最初的干菠萝叶粉的重量。

2.2.2。CMC的合成

中央军委合成过程进行了根据我们以前的报告(20.]略微修改。在1000毫升比结杯含有150毫升的异丙醇,5克纤维素提取来自越南菠萝叶粉添加在搅拌30分钟。然后,15毫升(8%,12%,16%,和20%,w / v)氢氧化钠溶液添加到比结杯和搅拌另外1.5 h 60°C。开始反应,yg (MCA) (y= 1.0克,2.0克,3.0 g和4.0 g)被添加到混合杯在90分钟60°C的额外搅拌。乙酸被用来中和pH = 7的固体部分。删除副产品,产品在20毫升乙醇浸泡10分钟,洗净。这个过程重复了三次。过滤CMC干在60°C 2 h和最终产品是在标准条件下储存。

中央军委的产量是由方程(1),米CMC和获得的重量吗米₀是用于合成的纤维素CMC的重量。

2.2.3。水凝胶的制备

CMC水溶液中是放置在一个250毫升,four-necked瓶配备了机械搅拌器,温度计,回流冷凝器,氮线删除溶解氧的解决方案。在一个单独的比结杯200毫升、AA最初是由一滴一滴地中和65%添加5 mol / L氢氧化钠水溶液AA和丙烯酸酯钠的混合物。整个过程是在一个冰水浴来避免可能的聚合AA由于增加温度中和反应造成的。接下来,我和MBA被添加到部分中和AA,他们搅拌5分钟。获得解决方案然后涌入CMC溶液瓶。混合物在油浴加热到所需的温度开始聚合与恒定搅拌连续N₂线。最后,APS的解决方案是添加混合后的温度达到40°C。反应发生在60°C 2 h。获得的产品在乙醇被切成小块,洗两次,在乙醇中浸泡过夜,和干在烤箱60°C 8 h。干燥产品研磨和40-mesh筛筛分。本产品是表示BioSAP和控制样品没有CMC作为SAP来标示。

2.3。研究方法

2.3.1。红外光谱(红外光谱)

傅里叶变换红外光谱得到英国《金融时报》/ ir - 6300光谱仪。光谱分辨率是4厘米的⁻¹和吸收地区是600 - 4000厘米⁻¹。

2.3.2。x射线衍射(XRD)

XRD - 6100模型(日本岛津公司)x射线衍射仪是用来记录的x射线衍射(XRD)和纤维素CMC的曲线。衍射角范围从5°- 80°(0.05^◦/分钟)。它记录了铜马K目标30 kV和15。

2.3.3。扫描电子显微镜(SEM)

SEM图像采集标本的房子- 5000模型扫描电子显微镜在5.0 kV(日立)。

2.3.4。确定取代度(DS)

DS的CMC决心根据越南标准TCVN 11921 - 8:2017 [21]。

(1)样品制备。5克样品的溶解在350毫升的甲醇或乙醇500毫升锥形烧瓶。解决方案是动摇了30分钟然后通过多孔过滤漏斗使用光真空。样品溶液转移到坩埚,溶剂蒸发通过加热在100°C 60分钟。接下来,坩埚是干在烤箱110°C,直到重量不变。每次称量后,坩埚冷却干燥机。

(2)过程。两个克的干物质准备上述醇提过程中重配衡的瓷坩埚。首先,通过一个小火焰,坩埚被烧焦的小心。然后,用一个更大的火焰,这是烧焦的10分钟。接下来,残渣是治疗3 - 5毫升的浓硫酸加热仔细,直到没有烟了。一克碳酸铵添加而彻底混合粉的坩埚。加热是持续较低的火焰,直到停止吸烟。最后,坩埚冷却干燥机,称重。样品的钠含量是由下列公式计算: 在哪里一个剩余的重量硫酸钠和吗balcohol-extracted干燥样品的重量。

替代的程度是由下列公式计算:

2.3.5。粘度测量方法

在这项研究中,粘度测量被用来确定聚合物的分子量。为此,采用乌氏毛细管粘度计。根据Mark-Houwink-Sakurada固有粘度计算方程,即 (在哪里η](dl.g⁻¹)是内在粘度和K和α分别是常数为特定的溶剂和聚合物。K和α7.3×10⁻³和0.93,分别在6 wt。%氢氧化钠溶液(20.gydF4y2Ba22]。

2.3.6。测定凝胶分数内容

凝胶分数内容G(%)是由索格利特技术使用丙酮作为溶剂8 h根据方程(1),米₀和米是前后样品的质量索格利特技术,分别。

2.3.7。测定液体吸收

合成的吸收能力削弱了BioSAPs以蒸馏水,自来水,和0.9 wt。%盐(氯化钠)用茶叶袋的方法。这个实验在一个标准的实验室进行。acrylic-polyester小包的细网格包含0.2克的SAP都沉浸在500毫升的水/解决方案(t= 25±2°C,相对湿度,RH = 55±3%)。最初的样品的质量是决定一个10的分析天平⁻⁴精度(米₀)。每一个指定的时期后,包被撤的解决方案,耗尽了10分钟,重(米_t)。这个过程重复几次,直到肿胀(约24小时)达成平衡,即。,直到包了一个恒重。

每次液体样品的吸收是由以下公式(23gydF4y2Ba24]: 在哪里米_t和米₀样品吸收的质量在时间吗t和原始干样品的质量。

最后的样品的吸收是一个平均的结果。

2.3.8。在实验室条件下测定水保留

样品吸水饱和后监控的发布过程在烤箱50°C。每一个指定的时期后,样本的重量。样品的保水性,R(%),是由方程(1),米和米₀水质量的样品时间t和初始时间。

实验是在50岁^oC和重复了3次。

2.3.9。测定土壤的保水性

二百克干土混合1 g BioSAP被放入一个穿孔的塑料容器的底部。样品不再收到水只要第一滴水从盒子的底部出现。每个指定的间隔时间后,样本的重量。二百克的控制土样没有BioSAP还测试了。土壤的保水性是计算使用方程(7)。

实验3 * 25±2°C。

3所示。结果与讨论

3.1。合成的CMC菠萝叶浪费

3.1.1。纤维素提取

纤维素复苏的过程是在不同浓度的HNO进行的₃确定最佳处理条件。表中列出的结果1。

在这个实验中,HNO₃被用来提取纤维素的固体残留部分在前面的碱性预处理阶段,纤维素的产量达到最大0.75 M HNO₃。它还可以看到在桌子上1HNO水平较高的₃浓度,即1.00米和1.25米,纤维素的产量逐渐减少。这可能是由于在高浓度的HNO纤维素结构的破坏₃。总之,纤维素提取的最高产量为51.13±4.17%,报0.75 M HNO₃。

3.1.2。CMC合成

(1)氢氧化钠浓度对CMC的DS和产量的影响。利用氢氧化钠作为试剂的目标是增加纤维素链和提供可能的替代品羧基纤维素羧甲基钠组的单位。CMC的DS获得在不同浓度的氢氧化钠表所示2。

如表所示2的DS CMC与氢氧化钠浓度增加,达到最高的DS 0.91的氢氧化钠浓度16% (w / v)。然而,氢氧化钠浓度的进一步增加导致DS的减少值。当氢氧化钠进入纤维素分子与-哦组反应,纤维素的形态变化。具体来说,结晶区域转变成非晶态的,允许carboxymethylation发生22]。然而,形态转换只发生有限的水平,还取决于其他因素,如溶剂和试剂。另一方面,carboxymethylation期间,MCA和氢氧化钠之间可能发生的反应。氢氧化钠浓度过高时,这个反应趋势主导并导致降低醚化反应的可能性。这些结果类似于Chumee [25]和Sunardi [26]。表2也显示了CMC收益率在不同的氢氧化钠的浓度,也有类似的趋势DS的结果。

(2)MCA重量对CMC的DS和产量的影响。MCA的影响体重DS价值决定通过改变MCA的数量从1.0克到4.0克。结果如表所示3,DS的CMC增加越来越多的MCA的1.0 - -4.0 g,然后稍微降低MCA的进一步增加。最高的DS观察值MCA的重量3.0克。这可能是由于这样的事实:一个不受欢迎的副反应发生在MCA含量高,导致CMC产量的减少。这类似的DS值范围(0.58 - -0.91)也在另一份报告显示25]因为柚子皮浪费。表3还表明,CMC的趋势产量的DS相似。

因此,最优条件carboxymethylation 5克纤维素,3.0 g氯乙酸,15毫升的16% w / v氢氧化钠溶液。获得的CMC的DS 0.91。

3.2。结构表征

红外光谱是用来证实提取纤维素的结构和合成CMC(见图1)。它可以看到从纤维素的红外光谱吸收峰在3332厘米⁻¹可以分配给OH-stretching振动,而信号在2912厘米吗⁻¹和1315厘米⁻¹是碳氢键的变形振动的特点组织葡萄糖单位。1159厘米⁻¹峰值对应的拉伸振动-C-O-C组中β(1、4)糖苷纤维素分子的联系。峰值为1105厘米⁻¹对应。集团的二级醇类和醚类纤维素骨干。最后,在897厘米吸收带⁻¹对应于β——(4,1)糖苷葡萄糖单元之间的联系(25]。

的红外光谱谱从越南菠萝叶中提取的纤维素废物看起来类似于洛佩兹等的研究。27]。此外,没有山峰在1600 - 1800厘米⁻¹的特征官能团C = O和半纤维素和木质素分子的芳环(26gydF4y2Ba28),证明了半纤维素和木质素被完全移除。这意味着,高纯度的纤维素是恢复。这种纯纤维素被用于CMC合成。

吸收峰约3332厘米⁻¹,属于OH-stretching振动,可以看到在图1。这些山峰很广泛,因为分子间和分子内氢键的存在的纤维素。乐队在2972厘米⁻¹和2900厘米⁻¹是由于拉伸振动的碳氢键组。峰值为1051厘米⁻¹和1022厘米⁻¹是相关的β(1、4)糖苷在纤维素葡萄糖单元之间的联系(28gydF4y2Ba29日]。CMC频谱,吸收力强,在1583厘米⁻¹和1410厘米⁻¹是由于C = O拉伸和证实首席运营官和-COONa团体的存在,这表明成功的纤维素醚化。这些山峰不存在纤维素的红外光谱(见图1)。上述分析结果类似于出版物Chumee(早些时候25柚子皮废弃物,Sunardi [26]purun tikus, s . Sophonputtanaphoca [16泰国菠萝叶子。

材料的微观结构及形貌进行了利用扫描电镜观察。图2显示提取的纤维素和CMC的照片。扫描电镜图像的两种产品图所示3。

纤维素和合成CMC显示一个丝带形状或棒状形态。同样的形态已经观察到其他作者在他们的研究16gydF4y2Ba27]。它还可以看到从图3提取的纤维素纱线的表面是光滑的,有非常低的伤害。同时,中央军委,表面更加扩展,粗糙,崩溃了。这是由于这样的事实:提取的纤维素与氢氧化钠在carboxymethylation治疗。图3还表明,纤维素的大小在2.0到-3.0之间μm和CMC是2.5 - -3.5μm。

在这项研究中,前后的结晶度的carboxymethylation纤维素是由XRD研究[12gydF4y2Ba16]。孤立的纤维素和CMC的x射线衍射图菠萝叶浪费如图4。从图可以推断出来4CMC是不如全纤维素结晶。更具体地说,全纤维素包含三个山峰的XRD曲线2θ= 16.3,22.7,和34.6度和两座山峰2θ= 16.3和22.7度,这意味着全纤维素的核心结构有更多的结晶阶段。CMC的衍射图显示更少的山峰相比,全纤维素和峰强度明显变小。的原因,这是更多的无定形结构的存在比全纤维素CMC。从上面观察,我们可以假设,CMC无序分子安排与孤立的全纤维素相比。这样做的原因是羧甲基的存在在CMC,半个carboxymethylation的产物。

平均分子量(米羧甲基纤维素的)是一个重要的参数。它影响肿胀,CMC在水中的溶解性,其结构和其他属性。固有粘度(η)可以通过外推的降低粘度(η_红色的浓度(见图)为零5)在以下方程: 在哪里η_r降低粘度,η_sp是比粘度,η_sp=η_r- 1。

与平均分子量的固有粘度是由Mark-Houwink-Sakurada经验方程:

Mark-Houwink常数,K,αCMC是7.3×10⁻³分别ml / g和0.93。

(η)值可以估计拦截的情节(图5),(η)= 179.22 (ml / g)。CMC的平均分子量为52.535±251克/摩尔。

CMC产品被用来合成高吸水性树脂聚合物。

3.3。研究合成BioSAP条件

3.3.1。合成BioSAP

BioSAP合成反应接枝共聚反应。反应计划呈现在图6。

在这个反应,聚丙烯酸酯和/或聚丙烯酰胺接枝到CMC形成聚合物链。聚合物链交联,通过N, N′-methylenebisacrylamide (MBA)。交联密度影响凝胶强度和凝胶吸收能力。

3.3.2。表征BioSAP

的属性BioSAP合成APS的1%,0.1%的MBA, 10% CMC重量进行了研究。

(1)红外光谱谱。SAP和BioSAP样品的红外光谱谱图所示7。

的红外光谱谱可以看出BioSAP,峰值出现在3369厘米⁻¹和3194厘米⁻¹是典型的价地震动和氮氢键,分别达到2953厘米⁻¹代表了价碳氢键的振动。峰值的出现为1716厘米⁻¹和1670厘米⁻¹C = O债券的特征振动酸酰胺,分别。特别是,峰值为1562厘米⁻¹是典型的羧酸盐钠盐(5- - - - - -7]。峰值为1400厘米⁻¹,1315厘米⁻¹,1276厘米⁻¹碳氮的振动特征,碳氢键,碳碳键,分别。峰值强度的增加相比BioSAP SAP 1562厘米⁻¹,1163厘米⁻¹,1001厘米⁻¹在红外光谱中光谱是由于外观的C = O债券羧甲基组和C-O-C结合葡萄糖苷戒指和CH -之间的桥梁β配糖体的CMC (16gydF4y2Ba17]。因此,红外光谱的分析光谱演示了CMC BioSAP的结构的存在。

(2)凝胶分数内容。生产品的改进进行了索格利特技术,去除杂质,如水溶性均聚物,低聚物,残余单体、催化剂等。产品的凝胶分数达到98.5%。蒸馏水的饱和吸收(年代_DW)、自来水(年代_太瓦),和0.9%氯化钠溶液(年代_生理盐水)的原始和成品油在桌子上4。

结果表4表明,精制BioSAP大大提高样品的吸收所有媒体测试。因此,产品的改进后的合成是非常重要的。自来水和0.9%氯化钠溶液的吸收明显低于蒸馏水,这证明了金属离子的存在有很大的影响的吸水能力BioSAP材料。的高吸水菠萝cellulose-BioSAP(近560 g / g)给人的印象非常深刻。这个值高于BioSAP-containing商业CMC (7gydF4y2Ba30.),远高于SAP的(没有CMC) (5gydF4y2Ba30.]。此外,所示的研究BioSAP土壤持水量,BioSAP的保水性和缓释能力明显高于其他已发表的研究(1- - - - - -4]。这是更令人印象深刻的考虑到菠萝cellulose-BioSAP有明确低成本比其他的菠萝叶是浪费材料。

3.3.3。CMC的调查内容

BioSAP样本准备不同的CMC(从0到30%)在1%的APS和0.1%的MBA的质量。CMC内容之间的关系和水的吸收BioSAP图所示8。

从图8,可以看出增加CMC内容导致BioSAP蒸馏水吸收的增加,达到最大值10% CMC。然后,进一步增加CMC的内容使吸水率逐渐降低。这可能是由于许多亲水集团,如-哦和首席运营官^{- - - - - -},包含在军委沿链。此外,CMC为接枝聚丙烯酸链作为一个框架,聚丙烯酸和聚丙烯酰胺链(5- - - - - -7]。因此,CMC内容的增加意味着创造更多接站点,从而带来更多的聚合物分支和更高的吸收能力的材料。因此,在CMC的内容,增加材料创造了更多的空间,更多的亲水官能团出现,导致增加水的吸收。具体来说,存在的CMC的加载10 wt。%显著增加共聚物的吸水(丙烯酸acid-co-acrylamide)从426.1±22.2,588.2±21.8 g / g。这是由于CMC作为骨干分子接枝共聚物,从而提高水凝胶强度和帮助他们保持他们的结构在吸收过程中,提高吸水能力。这个结果表明,合适的CMC内容之间提供了一个妥协的吸墨性和结构稳定凝胶。

然而,进一步增加CMC的数量减少了水的吸收能力和凝胶的稳定性。这种减少可能是由于这样的事实,高含量的CMC作为填料,降低了水的空空间BioSAP存储。支持这个解释的结果(5]。媒体,此外,在更高的CMC内容BioSAP凝胶被观察到较弱的(较低的胶凝强度)和材料变得粘稠。本研究试图在合成SAP与CMC含量高于40%,获得材料溶解在水中当肿胀实验进行超过48 h。这表明,过高CMC内容使交联密度不足,结果在一个松散的凝胶结构。换句话说,胶凝强度太弱水分子。众所周知在文献中,CMC增加生物降解性(3gydF4y2Ba4]。因此,根据吸水材料的要求和自甘堕落,CMC内容可以选择5至20%。在这部作品中,CMC的引入到高吸水性树脂的主要目的是确保一致的同时提高吸水凝胶的稳定性。因此,10% CMC是最合适的内容。这种BioSAP材料为特征的化学结构和凝胶分数内容。其adsorption-desorption行为解决方案也进行了研究。最后,这BioSAP测试土壤的持水量。

CMC的影响在液体adsorption-desorption SAP材料的行为。

从图8,我们可以看到,CMC在材料的结构的存在显著增加了吸水率从426.1±22.2,588.2±21.8 g / g。的增加吸水的材料可以用这一事实来解释CMC -哦,等分子包含许多亲水集团首席运营官^{- - - - - -}链长。同时,CMC作为骨干分子,使接枝共聚物水凝胶强度和增加在吸收过程中,帮助他们保持他们的结构,提高了吸水能力。此外,CMC的参与分子共聚物大分子也增加了孔隙大小并导致一个增强吸水能力的材料(8gydF4y2Ba16gydF4y2Ba17]。这些结果也证实了通过SEM图像图9。

值得注意的是,CMC-containing孔隙结构的水凝胶有许多subcavities,可能会造成其吸水率高,所我们的目标。

值得一提的是,这个BioSAP的吸水值显著高于合成商业CMC-based BioSAP报道在我们以前的工作(30.),即。,558。2 ± 21.8 g/g versus 310 ± 18.2 g/g. This result revealed that the state of CMC significantly affects the properties of the hydrogel. This result is also proven by the XRD study of SAP and BioSAP as shown in Figure10。

它可以看到从图的XRD图10水凝胶样品没有CMC (SAP、曲线1)有一个峰值在2θ= 23.5度。商业CMC(曲线2)的存在导致了晶体结构的击穿SAP和增加材料的无定形区域,显示在峰值强度降低2θ= 23.5度。值得注意的是,正如所料,峰值强度的菠萝叶CMC-based BioSAP(曲线3)大幅下降。即菠萝叶CMC破裂几乎完全SAP基质的晶体结构。这有助于解释显著增加吸水的菠萝CMC-based BioSAP相比BioSAP包含商业CMC,以及SAP。

值得注意的是,CMC的存在也显著提高了0.9 wt. %的氯化钠溶液吸收BioSAP材料79.3 g / g相比,58.5 g / g的SAP(见图11)。还应该补充说,生理盐水溶液的吸收值(79.3 g / g) BioSAP比这更大的削弱了其他研究(5- - - - - -9]。好吸水为该材料的应用是一个重要的属性的农业部门,因为它有助于增加水在土壤环境中吸收。在这项研究中,CMC的解吸行为的影响SAP材料还在调查中。结果如图12。

可以看出,CMC的存在降低了水的速率释放材料,这意味着CMC的持水量增加。例如,在3 d 50°C,聚合物样品含有CMC (BioSAP)举行了高达53.34%的水吸收而样本没有CMC (SAP)仅为44.23%。这可能是解释的存在等大量亲水集团-哦和首席运营官^{- - - - - -}沿着CMC的骨干分子链,与水分子形成氢键的概率,减少水释放出的物质。因此,添加CMC改善水和0.9%氯化钠溶液的吸收,同时增加这些BioSAP材料的持水量。

3.3.4。测试BioSAP在土壤的持水量

评估BioSAP在土壤的持水量,水潴留和缓释进行了测试,结果如表所示5和图13。

从表可以看出5水保留在土壤样本的卷包含BioSAP几乎3倍比在土壤样品没有BioSAP举行。

从图可以看出13、土壤样品含有0.5% BioSAP有保水的能力明显高于那些没有BioSAP。在第十天,吸收的水量大幅减少,然后逐渐下降。15天之后,样品BioSAP仍然能保持33%的水,而那些没有BioSAP只能持有10%。28天后,土样的水没有BioSAP完全蒸发,而土壤样品BioSAP保留近7.5%。这证明BioSAP改善土壤中的水保持时间以及水从土壤中释放时间。值得注意的是,保水性和BioSAP产品的缓释能力明显高于其他已发表的研究(1- - - - - -4]。

4所示。结论

成功从越南菠萝叶中提取纤维素废物最大纤维素提取率为51.13±4 wt。%的干燥质量。CMC (DS 0.91和52.535±251克/摩尔)的摩尔质量是通过醚化得到与一氯醋酸纤维素。水凝胶基于菠萝叶CMC (BioSAP)显示优越的水和0.9%氯化钠溶液吸收能力相比商业CMC-based水凝胶。结果表明,通过使用0.5 wt %。土壤容积BioSAP基于菠萝叶浪费土壤保湿剂,持水量增加3.5倍以上,水释放时间延长15天至28天。

这项研究还显示,从技术和经济的角度来看,从废弃BioSAP菠萝叶的制造浪费在越南有巨大的潜力,是非常可行的。它也是非常有益的环境保护。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

这项工作是由资金从一个潜在的项目,实现国家科技发展基金、NAFOSTED 06/2019 / TN(代码)。

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