Structure and thermal properties of microcrystalline cellulose extracted from coconut husk fiber

• Autorzy: Abdullah Nur Athirah , Sainorudin Muhammad Hanif , Rani Mohd Saiful Asmal , Mohammad Masita , Kadir Nurul Huda Abd , Asim Nilofar

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2021.3.4

Warianty tytułu

PL

Struktura i właściwości termiczne celulozy mikrokrystalicznej pozyskiwanej z włókien łupiny orzecha kokosowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, chemically treated microcrystalline cellulose (MCC-C) was extracted from coconut husk fiber. In order to extract hemicellulose, the sieved coconut husk fiber was treated with sodium hydroxide (NaOH) for dewaxing and acidified using sodium chlorite (NaClO2 ) to extract the residual lignin (bleaching process). The obtained lignin-free cellulose was then treated with potassium hydroxide (KOH). The characterizations used to equate the MCC-C with commercial grade microcrystalline cellulose (MCC) are solubility test, X-ray diffractogram (XRD), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). The XRD showed that the crystallinity of MCC and MCC-C increased significantly by 80.15% and 71.8% by chemical treatments. TGA found that the active removal of lignin-hemicelluloses and the thermal stability of the material were about 350–500°C and 300–500°C. The morphology of the fiber confirmed that there is an irregular cross-section, non-uniform surface, a large amount of short microfibrils and some impurities on the surface of the coconut husk fiber. The findings showed that microcrystalline cellulose has been successfully extracted from coconut husk fiber and that it can be used further.

PL

Celulozę mikrokrystaliczną (MCC-C) wyekstrahowaną z włókien łupiny orzecha kokosowego poddano obróbce chemicznej. Na przesiane włókna łupin orzecha kokosowego działano roztworem wodorotlenku sodu (NaOH) w celu usunięcia wosku, następnie zakwaszono je roztworem chlorynu(III) sodu (NaClO2), w celu ekstrakcji resztkowej ligniny (proces bielenia). Na otrzymaną, pozbawioną ligniny celulozę działano wodorotlenkiem potasu (KOH). Porównano uzyskaną MCC-C z handlową celulozą mikrokrystaliczną (MCC) na podstawie przeprowadzonego testu rozpuszczalności, badań metodami dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), analizy termograwimetrycznej (TGA) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Wyniki badań XRD wykazały, że po obróbce chemicznej krystaliczność zarówno MCC, jak i MCC-C zwiększyła się istotnie o, odpowiednio, 80,15% i 71,8%. Wyniki badań TGA wykazały, że aktywne usunięcie lignin-hemiceluloz powoduje zwiększenie stabilności termicznej celulozy mikrokrystalicznej i przesunięcie temperatury rozkładu do zakresu, odpowiednio, 350–500°C i 300–500°C. Analiza morfologii włókien potwierdziła ich nieregularny przekrój poprzeczny, niejednorodną powierzchnię, dużą liczbę krótkich mikrofibryli oraz zanieczyszczenia na powierzchni. Stwierdzono, że celuloza mikrokrystaliczna wyekstrahowana z włókien łupiny orzecha kokosowego nadaje się do wykorzystania.

Słowa kluczowe

EN

microcrystalline cellulose; coconut husk; chemical treatment

PL

celuloza mikrokrystaliczna; łupina orzecha kokosowego; obróbka chemiczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 66, nr 3
• Strony: 187--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Abdullah Nur Athirah

• Universiti Kebangsaan Malaysia, Solar Energy Research Institute (SERI), 43600 Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-2239-6152

autor

Sainorudin Muhammad Hanif

• Universiti Kebangsaan Malaysia, Solar Energy Research Institute (SERI), 43600 Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-9177-5906

autor

Rani Mohd Saiful Asmal

• Universiti Kebangsaan Malaysia, Solar Energy Research Institute (SERI), 43600 Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-3909-1259

autor

Mohammad Masita

• Universiti Kebangsaan Malaysia, Solar Energy Research Institute (SERI), 43600 Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-5573-7048

autor

Kadir Nurul Huda Abd

• Universiti Malaysia Terengganu, School of Fundamental Sciences, 21030 Kuala Nerus, Terengganu, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-3263-9568

autor

Asim Nilofar

• Universiti Kebangsaan Malaysia, Solar Energy Research Institute (SERI), 43600 Bangi, Selangor, Malaysia

• https://orcid.org/0000-0002-4736-4958

Bibliografia

• [1] Maddahy N.K., Ramezani O., Kermanian H.: Proceedings of the 4th International Conference on Nanostructures (ICNS4), Kish Island, IR Iran, 12–14 March 2012, p. 87.
• [2] Naik S.N., Goud V.V., Rout P.K., Dalai A.K.: Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010, 14, 578. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.003
• [3] Ahmad Z., Roziaizan N.N., Rahman R. et al.: MATEC Web of Conferences 2016, 47, 5013.
• [4] Rani M.S.A., Mohammad M., Sua’it M.S. et al.: Polymer Bulletin 1.10.2020. https://doi.org/10.1007/s00289-020-03382-2
• [5] Israel A.U., Ogali R.E., Akaranta O., Obot I.B.: Songklanakarin Journal of Science & Technology 2011, 33 (6), 717.
• [6] Sabri M., Hafiz F., Shahril K. et al.: Advanced Materials Research 2013, 626, 657. http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.626.657
• [7] Ali M.: Journal of Civil Engineering and Construction Technology 2011, 2, 189. https://doi.org/10.5897/JCECT.9000009
• [8] Arsyad M., Wardana I., Irawan Y.S.: Matéria 2015, 20, 169. http://dx.doi.org/10.1590/S1517-707620150001.0017
• [9] Rani M.S.A., Ahmad A., Mohamed N.S.: Polymer Bulletin 2018, 75, 5061. https://doi.org/10.1007/s00289-018-2320-3
• [10] Rani M.S.A., Rudhziah S., Ahmad A., Mohamed N.S.: Polymers 2014, 6, 2371. https://doi.org/10.3390/polym6092371
• [11] Siró I., Plackett D.: Cellulose 2010, 17, 459. https://doi.org/10.1007/s10570-010-9405-y
• [12] Dufresne A.: “Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources” (Eds. Belgacem M.N., Gandini A.), 2008, Chapter 19, p. 401.
• [13] Mohamed S.A.N., Zainudin E.S., Sapuan S.M. et al.: “Natural Fiber Reinforced Vinyl Ester and Vinyl Polymer Composites”, 2018, pp. 1–25. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102160-6.00001-9
• [14] Carvalho K.C.C., Mulinari D.R., Voorwald H.J.C., Cioffi M.O.H.: BioResources 2010, 5 (20), 1143.
• [15] Karthikeyan A., Balamurugan K.: NISCAIR Online Periodicals Repository 2012, 71, 627. http://hdl.handle.net/123456789/14634
• [16] Azmi M.A.: International Journal of Integrated Engineering 2012, 4 (1), 11. https://publisher.uthm.edu.my/ojs/index.php/ijie/article/view/191
• [17] Krishnan V.N., Ramesh A.: IOSR Journal of Applied Chemistry 2013, 6, 18.
• [18] Reddy K.O., Maheswari C.U., Dhlamini M.S., Kommula V.P.: International Journal of Polymer Analysis and Characterization 2016, 21, 286. https://doi.org/10.1080/1023666X.2016.1147799
• [19] Razali N., Hossain M.S., Taiwo O.A. et al.: BioResources 2017, 12 (3), 6773.
• [20] Oun A.A., Rhim J.W.: Materials Letters 2016, 168, 146. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.01.052
• [21] Abraham E., Deepa B., Pothan L.A. et al.: Carbohydrate Polymers 2011, 86, 1468. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.06.034
• [22] Johar N., Ahmad I., Dufresne A.: Industrial Crops and Products 2012, 37, 93. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.12.016
• [23] Pickering K.L., Efendy M.A., Le T.M.: Applied Science and Manufacturing 2016, 83, 98. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.08.038
• [24] Chandra J., George N., Narayanankutty S.K.: Carbohydrate Polymers 2016, 142, 158. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.01.015
• [25] Rudhziah S., Rani M.S.A., Ahmad A. et al.: Industrial Crops and Products 2015, 72, 133. http://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.12.051

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).