Un nuevo avance en la extracción de la celulosa del yute: análisis del proceso del reactor de ácido sulfúrico

Como fibra vegetal natural, la fibra de yute tiene muchas ventajas, como alto rendimiento, bajo precio y excelentes propiedades mecánicas. Se usa ampliamente en decoración, embalaje, textil, médico y otros campos. Sin embargo, además de la celulosa, la fibra de yute también contiene impurezas como hemicelulosa, lignina y pectina. La presencia de estas impurezas limita la aplicación de fibra de yute en campos de alta gama. Por lo tanto, la extracción eficiente de la celulosa de yute se ha convertido en la clave para aumentar el valor agregado de la fibra de yute. En la actualidad, los métodos químicos, físicos y biológicos son métodos comunes para preparar la celulosa, pero todos tienen defectos como un largo proceso de preparación, muchos pasos de secado y alto consumo de energía. Además, las altas concentraciones de ácido y álcali tienen una gran influencia en el grado de polimerización y la estructura de la celulosa en condiciones de alta temperatura, lo que afecta el rendimiento de la aplicación de la celulosa. En este contexto, el proceso del reactor de ácido sulfúrico surgió, lo que provocó nuevos avances en la extracción de la celulosa de yute.

El principio básico del método de ácido sulfúrico para extraer celulosa es hidrolizar la fibra de yute con ácido sulfúrico para eliminar la región no cristalina en la estructura de celulosa, obteniendo así la celulosa con alta cristalinidad. La hidrólisis del ácido sulfúrico no solo puede degradar la región no cristalina de la celulosa, sino que también introducir grupos de semestro de sulfato cargados en la superficie de la celulosa, lo que ayuda a mejorar la dispersión y la estabilidad de la celulosa.

(I) Métodos de extracción tradicionales
En la actualidad, la fibra de yute se usa tradicionalmente en una amplia gama de campos, y sus métodos de extracción incluyen principalmente método químico, método físico, método biológico o una combinación de varios métodos. Por ejemplo, el proceso de producción de celulosa del yute por método químico tradicional es el pretratamiento de fibra - a alta temperatura ebullición alcalina - tratamiento con clorito de sodio - tratamiento alcalino - lavado de agua - secado - celulosa.
(Ii) Limitaciones
Los métodos tradicionales tienen muchos defectos. El proceso de preparación es largo e implica múltiples pasos, lo que hace que todo el proceso de extracción consuma mucho tiempo; Hay muchos pasos de secado, que aumentan el consumo de energía; El consumo de energía es alto, y el uso de ácido de alta concentración y álcali en condiciones de alta temperatura no solo tiene altos requisitos en el equipo, sino que también tiene un gran impacto en el grado de polimerización y estructura de la celulosa, lo que afecta el rendimiento de la aplicación de la celulosa.

(I) flujo de proceso
1. Pretratamiento:
• Aplastar la fibra de yute a un tamaño de partícula apropiado (como 0. Tamiz de 180 mm) para el procesamiento posterior. • Use agua u otros solventes para eliminar los componentes solubles en agua en la fibra de yute.
2. Extracción de celulosa:
• Coloque el polvo de fibra de yute pretratado en un reactor y agregue una solución de ácido sulfúrico (como 2% -3% ácido sulfúrico).
• Reaccione a cierta temperatura (como 40 grados) y el tiempo (como 1 hora), y asegúrese de que la reacción se realice completamente a través de un dispositivo de reflujo de condensación.
• Después de completar la reacción, lave el residuo con una gran cantidad de agua varias veces hasta que sea neutral.
3. Purificación:
• Lave la celulosa extraída con una gran cantidad de agua varias veces hasta que sea neutral para eliminar el ácido residual y las impurezas.
• Obtenga celulosa pura por filtración y secado (como el secado a 60 grados).

(Ii) Parámetros clave
• Temperatura: la temperatura del tratamiento con ácido se controla a 50 grados -60 grado. La temperatura tiene una influencia importante en la velocidad de reacción y el efecto de eliminación de impurezas. La temperatura demasiado alta puede causar la degradación de la celulosa, mientras que la temperatura demasiado baja retrasará la velocidad de reacción.
• Tiempo: el tiempo de aislamiento del tratamiento con ácido es de 45 minutos -90 min. Si el tiempo es demasiado corto, las impurezas no se eliminarán a fondo; Si el tiempo es demasiado largo, el rendimiento de la celulosa puede verse afectado.
• Relación de baño: la relación de baño es generalmente 1: 10-1: 20. Una relación de baño adecuada puede garantizar que la fibra de yute esté completamente en contacto con el líquido de tratamiento y mejorar el efecto del tratamiento.
• Dosis de ácido sulfúrico: la dosis de ácido sulfúrico se determina de acuerdo con los requisitos del proceso, generalmente 6G/L -8 G/L. La dosis excesiva de ácido sulfúrico aumentará los costos y puede causar corrosión al equipo; Muy poca dosis de ácido sulfúrico dará como resultado una mala eliminación de impurezas.

(I) flujo de proceso corto
En comparación con los métodos tradicionales, el flujo del proceso del reactor de ácido sulfúrico es más simple y reduce los pasos innecesarios, acortando así el tiempo de preparación y mejorando la eficiencia de producción.
(Ii) bajo consumo de energía
El proceso tiene menos pasos de secado, y todos los procesos se operan bajo presión normal, lo que reduce el consumo de energía. Al mismo tiempo, se utilizan aditivos ecológicos, y la cantidad de aditivos químicos es pequeña, lo que reduce aún más los costos de producción.
(Iii) Alta tasa de eliminación de impurezas
Después de ser tratado por el proceso del reactor de ácido sulfúrico, el efecto de eliminación de impurezas en la fibra de yute es bueno, especialmente el efecto de eliminación de la lignina y la hemicelulosa es significativo. Por ejemplo, después del tratamiento combinado biológico químico, el contenido de hemicelulosa en la fibra de yute se redujo del 10,21%al 5,35%, una disminución del 47,6%; El contenido de lignina se redujo del 8,25%al 7,43%, una disminución del 9,66%, aumentando así el contenido de celulosa en la fibra de yute en un 8,39%.
(Iv) No hay daño a la estructura y rendimiento de la celulosa
La celulosa producida por este proceso tiene un alto contenido de celulosa y no daña la estructura y el rendimiento de la celulosa, asegurando así el rendimiento de la calidad y la aplicación de la celulosa.

El proceso del reactor de ácido sulfúrico ha realizado nuevos avances en el campo de la extracción de la celulosa del yute, con ventajas significativas como flujo de proceso corto, bajo consumo de energía, alta tasa de eliminación de impurezas y sin daño a la estructura y el rendimiento de la celulosa. En comparación con los procesos tradicionales, este proceso puede extraer la celulosa del yute de manera más eficiente, reducir los costos de producción y mejorar la calidad del producto, y tiene amplias perspectivas de aplicación.
En el futuro, con el desarrollo continuo y la innovación de la tecnología, se espera que el proceso del reactor de ácido sulfúrico se optimice y mejore aún más. Por ejemplo, se pueden estudiar estructuras de reactores y condiciones de funcionamiento más eficientes para mejorar la eficiencia de reacción y los efectos de eliminación de impurezas; Se pueden desarrollar nuevas preparaciones de bioenzima para reducir aún más los costos de producción; y el tratamiento y el reciclaje de residuos en el proceso se pueden fortalecer para lograr la producción verde. Se cree que en el futuro cercano, el proceso del reactor de ácido sulfúrico se utilizará más ampliamente en la industria de la fibra de yute, promoviendo el desarrollo de la industria de la fibra de yute hacia direcciones de alta gama y verde.