CENTRIFUGATION STEP CONTROL OF CELLULOSE NANOCRYSTALS SUSPENSION BY pH AND TURBIDITY MEASUREMENTS
Normalmente, na metodologia
convencional para produção de nanocristais de celulose, o consumo de água e de energia e a geração de efluentes ácidos estão em
desacordo com o conceito de sustentabilidade. Assim, um dos objetivos deste trabalho
foi avaliar a fase de suspensão dos nanocristais na centrífuga por meio de medidas
de pH e de turbidez do sobrenadante de cada ciclo da etapa de centrifugação. Com
isso, espera-se aumentar a eficiência da etapa de lavagem, com redução de perda de
materiais e obtenção de suspensões de nanocristais de celulose mais concentradas.
Neste estudo, utilizou-se fibra de algodão in natura, ácido sulfúrico 65% (m/v), com razão
biomassa ácido 1:20 (g/mL), temperatura 50˚C, sob agitação constante, com variação
do tempo de hidrólise de 50, 70 e 90 minutos. A caracterização dos nanocristais após
cada ciclo de centrifugação foi realizada através da medida do diâmetro hidrodinâmico
e da carga superficial das nanopartículas por meio da técnica de espalhamento
dinâmico da luz e do potencial zeta, respectivamente. Para o tempo de hidrólise de
70 minutos, os resultados mostraram que os nanocristais de celulose começaram a
suspender a partir de valores de pH por volta de 1,0, alcançando o máximo em pH
2,0, de acordo com os resultados de turbidez, 20 NTU e 317 NTU, respectivamente.
Após 317 NTU, os valores de pH e de turbidez das suspensões comportaram de
maneira inversa. Resultados similares foram obtidos para tempo de hidrólise de 50 e
90 minutos. Não houve variação significativa nos resultados de potencial zeta entre o
terceiro (-51 mV) e o quinto ciclo (-56 mV) para o tempo de hidrólise de 70 minutos,
entre o terceiro (-52,3 mV) e o quarto ciclo (-54,2 mV) para o tempo de 50 minutos,
e entre o terceiro (-52,2 mV) e o quinto ciclo (-56,1 mV) para o tempo de 90 minutos.
O controle de centrifugação para suspensões de nanocristais de celulose através de
medidas de pH e de turbidez se mostrou eficiente. Além do que, os equipamentos de
medição para esses parâmetros são de fácil operação e possuem baixo custo.
CENTRIFUGATION STEP CONTROL OF CELLULOSE NANOCRYSTALS SUSPENSION BY pH AND TURBIDITY MEASUREMENTS
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DOI: 10.22533/at.ed.37119030419
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Palavras-chave: Nanotecnologia; Nanocristais de celulose; Controle de processo; Biorrefinaria.
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Keywords: Nanotechnology; Cellulose Nanocrystals; Process control; Biorefinery
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Abstract:
In this study, hydrolyses of 3 g
of cotton fiber with 65% sulfuric acid (m/v),
biomass to acid ratio 1:20 (g/mL), temperature
50°C, and times 50 and 70 min were performed
to obtain cellulose nanocrystals suspensions.
The objective of this work was to evaluate the
suspension stage of the nanocrystals in the
centrifuge by means of the supernatant pH and
turbidity of each centrifugation cycle. With this,
achieve a more efficient washing, with reduction
of materials loss and much diluted suspensions.
The nanocrystals characterization of each cycle
was performed through hydrodynamic diameter
and the surface charge measurements of
the nanoparticles by dynamic light scattering
and zeta potential, respectively. For 70 min of
hydrolysis time, the results showed that the
cellulose nanocrystals began to suspend at pH
values around 1.0 reaching the maximum at pH
2.0, according to the turbidity results, 10 NTU
and 300 NTU, respectively. After 300 NTU, the
pH and turbidity of the suspensions behaved
inversely. Similar results were found for 50 min
of hydrolysis time. There was no significant
variation in the zeta potential results between
the third (-50 mV) and the fifth cycle (-55 mV)
for the 70 min, and between the third (-51 mV)
and the fourth cycle (-54 mV) for the 50 min
time. The centrifugation control for cellulose
nanocrystals suspension with pH-meter and
turbidimeter was efficient. In addition, these
equipments are characterized by being easy to
operate and having a low cost.
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Número de páginas: 15
- Mayara Felix Santana
- Bárbara Castro Moreira
- Flávia Mitsue Yamashita
- Nilda de Fátima Ferreira Soares
- José Mauro de Almeida
- Alvaro Vianna Novaes de Carvalho Teixeira
- Deusanilde de Jesus Silva
