Ionisiin nesteisiin perustuva hemiselluloosien eristys Kraft sellumassasta

Annariikka Roselli

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Tämä väitöskirja käsittelee IONCELL-P(ulp)-prosessia, jonka avulla jalostetaan hemiselluloosapitoisesta paperisellusta puhdasta liukosellua ja polymeeristä hemiselluloosaa. Erotetut fraktiot (selluloosa ja hemiselluloosa) voidaan kerätä ilman saantohävikkiä tai polymeerien hajoamista, jalisäksi prosessi säilyttää selluloosan luontaisen kiderakenteen. Täten prosessi tarjoaa korkeasaantoisen liukosellun tuotannon rinnalle perustan hemiselluloosa pohjaisille tuotteille. Työssä on tutkittu eristyksen tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä (liuottimen ja raaka-aineen ominaisuudet sekä reaktio-olosuhteet) ja laitteistolle välttämättömiä ominaisuuksia prosessin kapasiteetin nostoa varten. Eristettyjen fraktioiden käytettävyyttä arvioitiin analysoimalla niiden puhtautta, reaktiivisuutta ja muuttumattomuutta. Tulokset osoittivat, että liuotuksen selektiivisyys hemiselluloosia kohtaan perustuu hemiselluloosien pienempään molekyylikokoon. Lyhyet hemiselluloosamolekyylit liukenevat suotuisammin ionisen nesteen vesiliuokseen selluloosan jäädessä kiinteään muotoon. Tämän takia sellumassan polymeerien moolimassajakauma on tärkeä ominaisuus arvioitaessa massan soveltuvuutta IONCELL-P-prosessiin. Mitä selkeämpi ero selluloosan ja hemiselluloosan molekyylikoissa on, sen paremmin on mahdollista optimoida veden määrä ionisessa nesteessä, vaikuttamaan vain hemiselluloosiin. Valikoima selluloosaa liuottavia ionisia nesteitä testattiin prosessissa ja niistä löytyi yhteinen käyttäytymismalli. β/χ(H2O)-arvo muodostuu, kun liuotinseoksen β-arvo, joka kuvaa anionin kykyä vastaanottaa vetysidoksia, jaetaan veden moolifraktiolla. Tämä arvo antaa arvion seoksen liuotinvahvuudesta, joka tarvitaan hemiselluloosien eristämiseen, mutta ei kuvaa sitä rajaa, missä liuotinseos menettää selektiivisyytensä ja alkaa liuottaa myös selluloosaa. Tämän vuoksi systeemin selektiivisyyttä tutkittiin myös pH:n funktiona. Tuloksista ilmeni, että matalan pH:n ioniset nesteet vaativat vähemmän vettä selektiiviseen hemiselluloosien liuotukseen. Tämän lisäksi matalan pH:n ioniset nesteet olivat vähemmän taipuvaisia turvottamaan ja liuottamaan selluloosaa. Nämä löydökset yhdistämällä voidaan päätellä, että IONCELL-P-prosessiin soveltuu parhaiten massa, jonka selluloosa- ja hemiselluloosafraktioilla on selkeä kokoero, sekä ioninen neste, jolla on matala pH ja suhteellisen korkea β-arvo.
Julkaisun otsikon käännösIonisiin nesteisiin perustuva hemiselluloosien eristys Kraft sellumassasta
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Sixta, Herbert, Vastuuprofessori
  • Hummel, Michael, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7569-3
Sähköinen ISBN978-952-60-7568-6
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • liukosellu
  • hemicelluloosaeristys
  • ioniset nesteet

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Ionisiin nesteisiin perustuva hemiselluloosien eristys Kraft sellumassasta'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä