Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи
The main idea of this work is to study the possibility of obtaining microcrystalline cellulose from multi-ton and low-value agricultural waste and investigation its structural properties. Air-dry soybean straw, an agricultural waste, was used for the research. Microcrystalline cellulose (MCC) was ob...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/649 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543941847941120 |
|---|---|
| author | Tkachenko, T. V. Kamenskyh, D. S. Sheludko, Y. V. Yevdokymenko, V. O. |
| author_facet | Tkachenko, T. V. Kamenskyh, D. S. Sheludko, Y. V. Yevdokymenko, V. O. |
| author_sort | Tkachenko, T. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-22T07:59:44Z |
| description | The main idea of this work is to study the possibility of obtaining microcrystalline cellulose from multi-ton and low-value agricultural waste and investigation its structural properties. Air-dry soybean straw, an agricultural waste, was used for the research. Microcrystalline cellulose (MCC) was obtained from it by the method of organo-solvent cooking. Using the methods of XRD, XRF, FTIR-ATR, AFM, TGA and DSC, the structure and morphology of MCC were studied. It is found that increasing the hydromodule reduces the content of lignin and inorganic components. At the same time, both the yields of the MCC and its qualitative characteristics are declining. First of all, the crystallinity index of the MCC decreases with the increasing amount of the liquor ration. The band corresponded to symmetric CH2 bendings at 1435–1429 cm–1, that is known as the crystallinity band, decreased with increasing amount of the liquor ration. The AFM method shows that when forming the surfaces of MCC 10 particles, not only groups of particles are formed, the heights of the elements of which range from 23.8–28.1 to 16.9–26.8 nm, but also elongated units on the surface of which there are individual particles. The surface roughness is 1.6 nm. At the same time, the surface of the MCC 15 has a surface roughness Ra = 3.1 nm. The particles are distributed throughout the scan, with no clusters of particles and their agglomerates, and their heights are 14.4; 18.7; 20.6; 17.4 and 23.9; 18.1; 24.7 nm. 3D image of the particles showed that the particles are pyramids of different configurations similar to the particles in the MCC 10. It should be noted that the range of depressions and heights characteristic of MCC 15 is much smaller (from –13 to +20.7 nm) than in the MCC 10 (from –17.5 to 45.5 nm). |
| first_indexed | 2025-09-24T17:45:46Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-649 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:46Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6492022-12-22T07:59:44Z Structural and morphological features of microcrystalline сellulose from soybean straw by organosolvent treatment Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи Tkachenko, T. V. Kamenskyh, D. S. Sheludko, Y. V. Yevdokymenko, V. O. microcrystalline сellulose soybean straw liquor ration relief of the surface atomic force microscopy мікрокристалічна целюлоза соєва солома гідромодуль рельєф поверхні атомно-силова мікроскопія The main idea of this work is to study the possibility of obtaining microcrystalline cellulose from multi-ton and low-value agricultural waste and investigation its structural properties. Air-dry soybean straw, an agricultural waste, was used for the research. Microcrystalline cellulose (MCC) was obtained from it by the method of organo-solvent cooking. Using the methods of XRD, XRF, FTIR-ATR, AFM, TGA and DSC, the structure and morphology of MCC were studied. It is found that increasing the hydromodule reduces the content of lignin and inorganic components. At the same time, both the yields of the MCC and its qualitative characteristics are declining. First of all, the crystallinity index of the MCC decreases with the increasing amount of the liquor ration. The band corresponded to symmetric CH2 bendings at 1435–1429 cm–1, that is known as the crystallinity band, decreased with increasing amount of the liquor ration. The AFM method shows that when forming the surfaces of MCC 10 particles, not only groups of particles are formed, the heights of the elements of which range from 23.8–28.1 to 16.9–26.8 nm, but also elongated units on the surface of which there are individual particles. The surface roughness is 1.6 nm. At the same time, the surface of the MCC 15 has a surface roughness Ra = 3.1 nm. The particles are distributed throughout the scan, with no clusters of particles and their agglomerates, and their heights are 14.4; 18.7; 20.6; 17.4 and 23.9; 18.1; 24.7 nm. 3D image of the particles showed that the particles are pyramids of different configurations similar to the particles in the MCC 10. It should be noted that the range of depressions and heights characteristic of MCC 15 is much smaller (from –13 to +20.7 nm) than in the MCC 10 (from –17.5 to 45.5 nm). Основною ідеєю даної роботи є дослідження можливості одержання мікрокристалічної целюлози з багатотонажного та малоцінного сільськогосподарського відходу та вивчення його структурних властивостей. Для дослідження використовувалась повітряно-суха соєва солома – відходи сільського господарства. З неї методом органо-сольвентної варки отримували мікрокристалічну целюлозу (МКЦ). За допомогою методів XRD, XRF, FTIR-ATR, AFM, TGA та DSC досліджено структуру та морфологію МКЦ. Встановлено, що збільшення гідромодуля знижує вміст лігніну та неорганічних компонентів. При цьому знижується як вихід МКЦ, так і її якісні характеристики. Перш за все, показник кристалічності МКЦ зменшується зі збільшенням кількості варильного розчину. У той же час смуга, що відповідала симетричним коливанням –СН2 при 1435–1429 см–1, яка відома як смуга кристалічності, зменшувалася зі збільшенням гідромодуля. Метод АСМ показує, що при формуванні поверхонь частинок МКЦ 10 утворюються не тільки групи частинок, висота елементів яких коливається від 23.8–28.1 до 16.9–26.8 нм, а й витягнуті одиниці, на поверхні яких є окремі частинки. Шорсткість поверхні 1.6 нм. У той же час поверхня МКЦ 15 має шорсткість Ra = 3.1 нм. Частинки розподілені по всій області сканування, без їхніх скупчень та агломератів, їхня висота 14.4, 18.7, 20.6, 17.4 і 23.9, 18.1, 24.7 нм. 3D-зображення частинок показало, що вони являють собою піраміди різної конфігурації, подібні до частинок у MКЦ 10. Діапазон западин і висот, характерних для MКЦ 15, значно менший (від –13 до +20.7 нм), ніж у MКЦ 10 (від –17.5 до 45.5 нм). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-12-01 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/649 10.15407/hftp13.04.455 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 4 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 455-466 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 4 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 455-466 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 4 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 455-466 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/649/661 Copyright (c) 2022 T. V. Tkachenko, D. S. Kamenskyh, Y. V. Sheludko, V. O. Yevdokymenko |
| spellingShingle | мікрокристалічна целюлоза соєва солома гідромодуль рельєф поверхні атомно-силова мікроскопія Tkachenko, T. V. Kamenskyh, D. S. Sheludko, Y. V. Yevdokymenko, V. O. Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title | Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title_alt | Structural and morphological features of microcrystalline сellulose from soybean straw by organosolvent treatment |
| title_full | Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title_fullStr | Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title_full_unstemmed | Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title_short | Структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| title_sort | структурні та морфологічні особливості мікрокристалічної целюлози із соєвої соломи |
| topic | мікрокристалічна целюлоза соєва солома гідромодуль рельєф поверхні атомно-силова мікроскопія |
| topic_facet | microcrystalline сellulose soybean straw liquor ration relief of the surface atomic force microscopy мікрокристалічна целюлоза соєва солома гідромодуль рельєф поверхні атомно-силова мікроскопія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/649 |
| work_keys_str_mv | AT tkachenkotv structuralandmorphologicalfeaturesofmicrocrystallinesellulosefromsoybeanstrawbyorganosolventtreatment AT kamenskyhds structuralandmorphologicalfeaturesofmicrocrystallinesellulosefromsoybeanstrawbyorganosolventtreatment AT sheludkoyv structuralandmorphologicalfeaturesofmicrocrystallinesellulosefromsoybeanstrawbyorganosolventtreatment AT yevdokymenkovo structuralandmorphologicalfeaturesofmicrocrystallinesellulosefromsoybeanstrawbyorganosolventtreatment AT tkachenkotv strukturnítamorfologíčníosoblivostímíkrokristalíčnoícelûloziízsoêvoísolomi AT kamenskyhds strukturnítamorfologíčníosoblivostímíkrokristalíčnoícelûloziízsoêvoísolomi AT sheludkoyv strukturnítamorfologíčníosoblivostímíkrokristalíčnoícelûloziízsoêvoísolomi AT yevdokymenkovo strukturnítamorfologíčníosoblivostímíkrokristalíčnoícelûloziízsoêvoísolomi |