การวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนและหมู่ฟังก์ชั่นของเซลลูโลสจากชานอ้อย

กิตติยา ปลื้มใจ; กรองทิพย์ เติมเกาะ; เอกรัฐ มีชูวาศ; วิษณุ เพชรภา

doi:10.60136/bas.v9.2020.205

ผู้แต่ง

กิตติยา ปลื้มใจ กองวัสดุวิศวกรรม กรมวิทยาศาสตร์บริการ
กรองทิพย์ เติมเกาะ กองวัสดุวิศวกรรม กรมวิทยาศาสตร์บริการ
เอกรัฐ มีชูวาศ กองวัสดุวิศวกรรม กรมวิทยาศาสตร์บริการ
วิษณุ เพชรภา วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

DOI:

https://doi.org/10.60136/bas.v9.2020.205

คำสำคัญ:

ชานอ้อย, เซลลูโลส, การปรับสภาพทางเคมี

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนและหมู่ฟังก์ชันของเซลลูโลส โดยงานวิจัยนี้เลือกวิธีการสกัดเซลลูโลสจากชานอ้อยโดยการปรับสภาพด้วยกระบวนการทางเคมี (Chemical treatment) โดยการใช้กรดซัลฟิวริกแบบเจือจางและด่างคือโซเดียมไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ จากนั้นศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเซลลูโลสที่เตรียมได้ด้วยเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) พบว่าเซลลูโลสที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกระบวนการทางเคมี องค์ประกอบทางเคมีของลิกนินและเฮมิเซลลูโลสได้ถูกกำจัดออกไป วิเคราะห์โครงสร้างผลึกของเซลลูโลสด้วยเครื่อง X-ray diffraction (XRD) พบว่ามีโครงสร้างผลึกแบบ cellulose I_ᵦ และพบว่าค่าดัชนีผลึกของเซลลูโลสหลังปรับสภาพด้วยกระบวนการทางเคมี มีค่าเท่ากับ 72 % และวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิค Differential Scanning Calorimeter (DSC) พบว่าผลึกไมโครเซลลูโลสมีอุณหภูมิการสลายตัวสูงกว่าเส้นใยไมโครเซลลูโลส

References

AZIS, A.A., M. RUSIN and MOKHTAR. Preparation of cellulose from oil palm empty fruit bunches via ethanol digestion: effect of acid and alkali catalysts. Journal of Oil Palm Research. 2002, 14, 9-14.

KUMAR, SAMPATH. Industrial waste water for sugar cane industry [online]. [viewed 28 February 2020]. Available from: https://pt.slideshare.net/sampathcivil/industrail-waste-water-for-sugar-cane-industry

NIPPON PAPER GROUP. Cellulose nanofiber manufacturing technology and application development [online]. [viewed 28 February 2020]. Available from: http://www.nipponpapergroup.com/english/research/organize/cnf.html

MUSTAFA BALAT. Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: a review. Energy Conversion and Management. 2011, 52, 858-875.

CHEN BOYUAN, CHEN SHIAUWEI and WANG HANTSUNGCHEN. Use of different alkaline pretreatments and enzyme models to improve low-cost cellulosic biomass conversion. Biomass and Bioenergy. 2012, 39, 182-191.

นันทิกา คล้ายชม, เพ็ญจิตร ศรีนพคุณ และอนุสิษฐ์ ธนะพิมพ์เมธา. การผลิตน้าตาลรีดิวส์จากซางข้างฟางหวานโดยกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยกรด. วิศวกรรมสาร มก. 2554, 24, 91-102.

MCMILLAN, J.D.. Pretreatment of lignocellulosic biomass. In: HIMMEL, M.E., J.O. BAKER and R.P. OVEREND (Eds.). Enzymatic Conversion of Biomass for Fuels Production. Washington, DC : American Chemical Society. 1994, pp. 292–324.

SUN, YE and JIAYANG CHENG. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology. 2002, 83, 1–11.

PLERMJAI, K., K. BOONYARATTANAKALIN, W. MEKPRASART, S. MEKPRASART, W. PHOOHINKONG and W. PECHARAPA. Extraction and characterization of nanocellulose from sugarcane bagasse by ballmilling- assisted acid hydrolysis. AIP Conf. Proc. 2010. [online]. 020005-1 - 020005-7 (2018). Available from: https://doi.org/10.1063/1.5053181

OUYANG, XIANHONG, WENYA WANG, QIPENG YUAN, SHUANGXI LI, QIUXIANG ZHANG and PENGXIANG ZHAOC. Improvement of lignin yield and purity from corncob in the presence of steam explosion and liquid hot pressured alcohol. RSC Advances. 2015, 5, 61650-61656.

ALEMDAR, AYSE and MOHINI SAIN. Isolation and characterization of nanofibers from agricultural residues – Wheat straw and soy hulls. Bioresource Technol. 2008, 99, 1664–1671.

WADA, MASAHISA, JUNJI SUGIYAMA and TAKESHI OKANO. Native celluloses on the basis of two crystalline phase (I/Iβ) system. Journal of Applied Polymer Science. 1993, 49, 1491-1496.

John, MJ. and RD. Anandjiwala. Recent developments in chemical modification and characterization of natural fibre-reinforced composites. Polymer Composites. 2008, 29, 187–207.

SREEKALA , M. S., SEENA JOSEPH, M. G. KUMARAN and MAYA JACOB JOHN. Oil palm fibers reinforced phenol formaldehyde composites: influence of fibers surface modifications on the mechanical performance. Applied Composite Materials. 2000, 7, 295–329.

BONDESON, D., A. MATHEW and K. OKSMAN. Optimization of the isolation of nanocrystals from microcrystalline cellulose by acid hydrolysis. Cellulose. 2006, 13, 171–180.

KUMAR, A., Y.S. NEGI, V. CHOUDHARY and N.K. BHARDWAJ. Characterization of cellulose nanocrystals produced by acid-hydrolysis from sugarcane bagasse as agrowaste. Materials Chemistry and Physics. 2014, 2, 1–8.

SHELTAMI , RASHA M., IBRAHIM ABDULLAHA, ISHAK AHMADA, ALAIN DUFRESNE and HANIEH KARGARZADEH. Extraction of cellulose nanocrystals from mengkuang leaves (Pandanus tectorius). Carbohydrate Polymers. 2012, 88, 772–779.

NURAIN JOHAR, ISHAK AHMAD and ALAIN DUFRESNE. Extraction, preparation and characterization of cellulose fibres and nanocrystals from rice husk. Industrial Crops and Products. 2012, 37, 93–99.

HOWARD, SIÂN T. and OLIVIER LAMARCHE. Description of covalent bond orders using the charge density topology. Journal of Physical Organic Chemistry. 2003, 16, 603–607.

MD. SAKINUL ISLAM, NHOL KAO, SATI N. BHATTACHARYA, RAHUL GUPTA and PRADIPTO K. BHATT ACHARJEE. Effect of low pressure alkaline delignification process on the production of nanocrystalline cellulose from rice husk. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2017, 80, 820–834.

SIWEI HUANG, LING ZHOU , MEI-CHUN LI , QINGLIN WU and DINGGUO ZHOU. Cellulose nanocrystals (CNCs) from corn stalk: activation energy analysis. Materials. 2017, 10, 1-13.

TONOLI, G.H., E.M. TEIXEIRA, A.C. CORREA, J.M. MARCONCINI, L.A. CAIXETA, M.A. PEREIRA-DA-SILVA and L.H. MATTOSO. Cellulose micro/nanofibres from eucalyptus kraft pulp: preparation and properties. Carbohydr. Polym. 2012, 89, 80–88.

JUAN I., VERA A. MORAN, VIVIANA P. ALVAREZ and ANALIA VAZQUEZ CYRAS. Extraction of cellulose and preparation of nanocellulose from sisal fibers. Cellulose. 2008, 15, 149-159.