Synthesis of Specialty Polymer from Cellulose Extracted from Olive Industry Solid Waste
Date
2013
Authors
Nisreen Riyad As'ad yousef Alhaj
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
In the present work a method for extracting cellulose from olive industry solid waste (OISW) has been developed. The method involves subjecting solid waste (about 0.5 Kg) to extraction with organic solvent ethylacetate, then to kraft pulping, followed by multistep bleaching processes. After bleaching an average cellulose yield of about 35% has been obtained. The extracted cellulose was extensively characterized using FTIR, SEM, HPLC, DSC, and viscometry. Our key finding in this study is that the extracted cellulose was found to have physio-chemical properties that are similar to those of conventional MCC. This is important, as our results show how lignocellulosic agricultural wastes can be utilized to produce high value cellulose powder. Extracted cellulose powder was then converted via two methods of homogeneous and heterogeneous conditions into commercially important product cellulose acetate (CA). Prepared cellulose acetates by the two above methods were extensively characterized using FTIR, SEM, HPLC, DSC, and SEC. The degree of substitution of CA prepared by the homogeneous method was about 3.0; however CA prepared by heterogeneous method showed degree of substitution of about 1.77. Analysis of CA by size exclusion chromatography showed that, CA prepared by homogeneous method is monodisperse with Mw and Mn of about 50,520 g/mol and 46,730 g/mol, respectively. However CA prepared by the heterogeneous method is polydisperse that contain two fractions with low and high Mw. These findings show that olive industry solid waste is a valuable source for cellulose powder that could be used as a precursor of commercial valuable products with unlimited number of industrial applications such as cellulose triacetate and cellulose diacetate
تنتج عملية استخلاص الزيت من الزيتون نواتج فرعية تتكون من نوعين: الناتج السائل ويسمى الزبار، والناتج الصلب ويسمى الجفت حيث ينتج بكميات كبيرة وهو عبارة عن بذور ثمار الزيتون والنسيج المكون لها، اما كيميائيا فان تركيبه مشابه لتركيب الخشب حيث يتكون من الليجنين والسيليلوز وشبه السيليلوز ومواد اخرى بنسب قليله. لقد تم في هذا العمل تطوير عملية استخلاص السيليلوز من الجفت لتصل الى 35% من السيليلوز . تمت عملية الاستخلاص بعمليات متتابعة تبدأ بالمعالجة بمذيب عضوي ثم عملية تسمى (pulping) ثم يتبعها عملية التبييض التي تتكون من عدة مراحل ايضا وصولا الى الناتج النهائي للسيليلوز الذي تم تحليله بطرق مختلفة باستخدام (FTIR, SEM, HPLC, DSC and viscometry). اثبت تحليل السيليلوز المستخلص من الجفت انه مطابق للسيليوز التجاري بخصائصه الفيزيائية والكيميائية مما يجعل من الجفت الذي يعتبر مخلفات زراعية مادة خام ذات قيمة اقتصادية يمكن استثمارها لانتاج السيليلوز . يعتبر السيليلوز مادة صناعية مهمه لتحضير مواد اخرى مشتقة منها ذات تطبيقات واسعة . وفي هذا العمل تم تحويل السيليلوز الى سيليلوز اسيتات بطريقتين: التفاعل المتجانس وغير المتجانس، ثم تم تحليل النواتج بطرق مختلفة (FTIR, SEM, HPLC, DSC, and SEC). يتم تحضير السيليلوز اسيتات بالطريقة المتجانسة باذابته بمذيب DMAC/LiCl تحت تأثير حرارة مناسبة ثم اضافة مادة الAcetic anhydride و triethylamine كعامل مساعد لفترة معينة من الزمن لإنتاج السيليلوز اسيتات بدرجة استبدال 3 ومبلمر monodisperse. اما الطريقة غير المتجانسة تمت فيها مفاعلة السيليلوز مع الacetic anhydride بوجود الacetic acid وحمض الكبريتيك كعامل مساعد لفترة من الزمن تحت تأثر حرارة معينة . وتم انتاج سيليلوز اسيتات بدرجة استبدال 1,77 ومبلمر polydisperse وقد تمت دراسة هذه الطريقة تحت ظروف مختلفة من الزمن والحرارة. هذه النتائج تظهر أن هذا جفت الناتج كنفايات صلبة مصدرا قيما للسيليلوز التي يمكن أن تستخدم كمادة أولية للمنتجات ذات قيمة تجارية مع عدد غير محدود من التطبيقات الصناعية مثل السيليلوز وثلاثي الأسيتات ثنائي الأسيتات السيليلوز .
تنتج عملية استخلاص الزيت من الزيتون نواتج فرعية تتكون من نوعين: الناتج السائل ويسمى الزبار، والناتج الصلب ويسمى الجفت حيث ينتج بكميات كبيرة وهو عبارة عن بذور ثمار الزيتون والنسيج المكون لها، اما كيميائيا فان تركيبه مشابه لتركيب الخشب حيث يتكون من الليجنين والسيليلوز وشبه السيليلوز ومواد اخرى بنسب قليله. لقد تم في هذا العمل تطوير عملية استخلاص السيليلوز من الجفت لتصل الى 35% من السيليلوز . تمت عملية الاستخلاص بعمليات متتابعة تبدأ بالمعالجة بمذيب عضوي ثم عملية تسمى (pulping) ثم يتبعها عملية التبييض التي تتكون من عدة مراحل ايضا وصولا الى الناتج النهائي للسيليلوز الذي تم تحليله بطرق مختلفة باستخدام (FTIR, SEM, HPLC, DSC and viscometry). اثبت تحليل السيليلوز المستخلص من الجفت انه مطابق للسيليوز التجاري بخصائصه الفيزيائية والكيميائية مما يجعل من الجفت الذي يعتبر مخلفات زراعية مادة خام ذات قيمة اقتصادية يمكن استثمارها لانتاج السيليلوز . يعتبر السيليلوز مادة صناعية مهمه لتحضير مواد اخرى مشتقة منها ذات تطبيقات واسعة . وفي هذا العمل تم تحويل السيليلوز الى سيليلوز اسيتات بطريقتين: التفاعل المتجانس وغير المتجانس، ثم تم تحليل النواتج بطرق مختلفة (FTIR, SEM, HPLC, DSC, and SEC). يتم تحضير السيليلوز اسيتات بالطريقة المتجانسة باذابته بمذيب DMAC/LiCl تحت تأثير حرارة مناسبة ثم اضافة مادة الAcetic anhydride و triethylamine كعامل مساعد لفترة معينة من الزمن لإنتاج السيليلوز اسيتات بدرجة استبدال 3 ومبلمر monodisperse. اما الطريقة غير المتجانسة تمت فيها مفاعلة السيليلوز مع الacetic anhydride بوجود الacetic acid وحمض الكبريتيك كعامل مساعد لفترة من الزمن تحت تأثر حرارة معينة . وتم انتاج سيليلوز اسيتات بدرجة استبدال 1,77 ومبلمر polydisperse وقد تمت دراسة هذه الطريقة تحت ظروف مختلفة من الزمن والحرارة. هذه النتائج تظهر أن هذا جفت الناتج كنفايات صلبة مصدرا قيما للسيليلوز التي يمكن أن تستخدم كمادة أولية للمنتجات ذات قيمة تجارية مع عدد غير محدود من التطبيقات الصناعية مثل السيليلوز وثلاثي الأسيتات ثنائي الأسيتات السيليلوز .