Приготування та характеристика композиції глинокристалічної целюлози біхойпур для нанесення

Приготування та характеристика композиції глиняно-кристалічної целюлози біхойпур для застосування в якості адсорбенту

Мд. Мінхаджул Іслам

Кафедра прикладної хімії та хімічної інженерії, Інженерно-технологічний факультет, Університет Даки, Дакка, Бангладеш

М. Нуруззаман хан

Кафедра прикладної хімії та хімічної інженерії Інженерно-технологічного факультету Університету Даки, Дакка, Бангладеш

Тасріна Рабія Чудхурі

Лабораторія аналітичної хімії, Відділ хімії, Центр атомної енергії Бангладеш, Дакка, Бангладеш

Таслім У Рашид

Мохаммед Мізанур Рахман

Анотація

Біокомпозит, приготований із целюлози та глини біхойпур (каолініт), виявляв покращені властивості порівняно з їхніми оригінальними аналогами. Целюлозу, вилучену з джутового волокна, і глину Біхойпур, модифіковану поверхнево-активною речовиною, поєднували для отримання біокомпозиту методом відшарування-адсорбції. Проведено порівняльне дослідження для визначення термостійкості та адсорбційної здатності композиту та сировини. Характеристики біокомпозитів проводили за допомогою інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FT-IR), диференціальної скануючої калориметрії (DSC), термогравіметричного аналізу (TGA) та аналізу скануючої електронної мікроскопії (SEM). FT-IR аналіз показав успішну модифікацію глини та включення полімеру та органоглини в біокомпозити. Композит виявляв кращі теплові властивості із збільшенням відсотка глини при аналізі TGA. Більше того, композит продемонстрував покращену адсорбційну здатність шестивалентного хрому у вихідному розчині порівняно з природним адсорбентом, таким як целюлоза та глина.

Ключові слова

Біополімер, целюлоза, глина біхойпур, композит

Вступ

Полімерно-глинисті біокомпозити останнім часом привертають особливу увагу завдяки своїм перевагам перед звичайними полімерними композитами. Такі композити, приготовані в останніх дослідженнях, містять синтетичні полімери, такі як епоксидні [1-3], метилметакрилатні [4], нейлонові [5], поліанілінові [6], поліетиленові [7] та поліпропіленові [8]. Однак вихідною сировиною для більшості синтетичних полімерів є викопне паливо, яке є основною причиною забруднення навколишнього середовища через потребу в надмірній енергії та викидах парів під час виробництва. Більше того, небіологічна здатність синтетичних полімерів призводить до утилізації та переробки, що робить ці композити менш привабливими. З іншого боку, природні біологічно розкладаються полімери можуть бути легко включені для виготовлення біокомпозитів, які мають підвищені властивості, а також подолати проблеми, з якими стикаються аналоги на основі синтетичного полімеру [8,9].

Біорозкладаними полімерами, які використовувались для виготовлення композитів, є целюлоза [10,11], хітозан [8,12], полілактид (PLA) [13], желатин [14] та полі (3-гідроксибутират) (PHB) [15] та ін. Серед них целюлоза - це всюдисущий та відновлюваний полімер, присутній у природі як структурний матеріал рослин. Щорічне виробництво біомаси целюлози становить близько одного трильйона тонн, що свідчить про невичерпну природу целюлози як природної полімерної сировини [16]. Нанокристали целюлози (ЧПУ) використовувались у різних видах застосування, таких як текстиль, гелі, оптика, літаки, фармацевтика, харчові добавки, композити, електронні вироби, відновлення зубів, заміна кісток та адсорбція [17]. Целюлоза - це полісахарид, що містить близько 1500 одиниць β-глюкози, де ланцюги з'єднані водневими зв'язками [18]. Важливо, що целюлоза містить гідроксильні (-ОН) групи на глюкозному кільці, які діють як координаційні ділянки іонів важких металів, що робить його привабливим природним адсорбентом [19-21].

Глина є легкодоступною та дешевою сировиною [22]. Глина - це водні алюмосилікати, що складають колоїдну фракцію ґрунтів, гірських порід та відкладень [23]. Глини містять на поверхні обмінні катіони та аніони, які можуть бути використані для видалення забруднюючих речовин за допомогою іонного обміну або адсорбції, або того й іншого. Велика площа поверхні, шарувата структура, механічна стійкість та екологічність зробили глину привабливою пропозицією як композиційний матеріал [24]. Глини поділяються на кілька типів, такі як монтморилоніт, каолініт, пірофіліт, хлорит, гекторит, галлоїзит та бентоніт відповідно до їх морфології та хімічного складу [25,26]. У цьому дослідженні для виготовлення біокомпозиту використовується глина Біхойпур, різновид каолінітової глини, що доступна на місцях. Основними фазами глини Біджопур є каолініт, галлоїзит і кварц. Глина Біхойпур має високий вміст SiO2 (70,08%), вона також містить значну кількість Al2O3 (27,24%) і відносно низьку кількість Fe2O3 (1,03%) і TiO2 (1,65%) [27].