Extraction and Characterization of Nanocellulose from Wheat Straw: Facile Approach

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 87

فایل این مقاله در 15 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JWENT-7-3_007

تاریخ نمایه سازی: 9 مهر 1401

چکیده مقاله:

The environmental concern occurs due to the extreme use of synthetic materials that have been fortified to develop innovative, multifunctional, and sustainable materials using copious lignocellulosic biomass. In this present study, work was done on the extraction of nanocellulose from wheat straw, and found that wheat straw is an admirable source of cellulose. Chemical processes were used to isolate the cellulose and remove unwanted lignin and hemicellulose from wheat straw followed by sonication, cryo-crushing, and magnetic stirring to achieve nanocellulose. The observed amount of cellulose (۳۶.۱%), hemicellulose (۳۰.۳%), lignin (۱۷%), and ash content (۹.۲%) of raw wheat straw. Structural, morphological, and thermal characterization were estimated from FTIR, XRD, FESEM, TEM, DSC, TGA, and AFM for the identification and characterization of extracted cellulose from wheat straw. FTIR showed that the peaks at wavelength ۱۴۳۰.۵۰ cm-۱ and ۱۶۳۸.۴۱ cm-۱ both show that cellulose is present in the extracted nanocellulose.  Extracted nanocellulose was crystalline and had a ۶۸.۹۶% Crystallinity Index. Morphological analysis, FESEM showed that the untreated wheat straw has an irregular porous structure but the extracted nanocellulose has a regular shape having straight fibers connected. TEM analysis showed that the extracted nanocellulose has a spherical shape structure connected, showing the regular shape, the obtained spherical shape regulates the nanocellulose for further applications. Thermal degradation was observed using TGA which shows that the nanocellulose decomposition was observed around ۳۶۰۰C. AFM determination shows a bell-shaped structure on a smooth surface with a particle height of ۳.۲ nm and the mean roughness of ۱۱۰.۴ nm was obtained from the extracted nanocellulose. Extracted nanocellulose has a particle size of ۵۸.۷۷ nm.

نویسندگان

Savita Sihag

Department of Environmental Science and Engineering, Guru Jambheshwar University of Science and Technology, Hisar (Haryana), India

Sheetal .

Department of Environmental Science and Engineering, Guru Jambheshwar University of Science and Technology, Hisar (Haryana), India

Jitender Pal

Department of Environmental Science and Engineering, Guru Jambheshwar University of Science and Technology, Hisar (Haryana), India

Monika Yadav

Department of Environmental Science and Engineering, Guru Jambheshwar University of Science and Technology, Hisar (Haryana), India

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Ramadas S., Kumar T. K., Singh, G. P., (۲۰۱۹), Wheat ...
  • https://doi.org/۱۰.۵۷۷۲/intechopen.۸۶۳۴۱[۲] Sun B., Zhang M., Hou Q., Liu R., Wu ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۱۵-۰۸۰۳-z[۳] John M. J., Thomas, S., (۲۰۰۸), Bio fibers and ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۰۷.۰۵.۰۴۰[۴] Yang S., He H., Lu S., Chen D., Zhu ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.atmosenv.۲۰۰۷.۱۲.۰۰۷[۵] Chang D., Song Y., (۲۰۱۰), Estimates of biomass burning ...
  • https://doi.org/۱۰.۵۱۹۴/acp-۱۰-۲۳۳۵-۲۰۱۰[۶] Zhang H., Hu D., Chen J., Ye X., Wang ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/es۱۰۳۷۹۰۴[۷] Mittal S. K., Singh N., Agarwal R., Awasthi A., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.atmosenv.۲۰۰۸.۰۹.۰۶۸[۸] Alemdar A., Sain, M., (۲۰۰۸), Isolation and characterization of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.biortech.۲۰۰۷.۰۴.۰۲۹[۹] Zuluaga R., Putaux J. L., Restrepo A., Mondragon I., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۰۷-۹۱۱۸-z[۱۰] Dufresne A., Cavaillé J. Y., Vignon M. R., (۱۹۹۷), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/(SICI)۱۰۹۷-۴۶۲۸(۱۹۹۷۰۵۰۹)۶۴:۶<۱۱۸۵::AID-APP۱۹>۳.۰.CO;۲-V[۱۱] Dinand E., Chanzy H., Vignon R. M., (۱۹۹۹), Suspensions ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/S۰۲۶۸-۰۰۵X(۹۸)۰۰۰۸۴-۸[۱۲] Dufresne A., Vignon M. R., (۱۹۹۸), Improvement of starch ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/ma۹۷۱۵۳۲b[۱۳] Ching Y. C., Rahman A., Ching K. Y., Sukiman ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۵۳۷۶/biores.۱۰.۲.۳۳۶۴-۳۳۷۷[۱۴] Sirvio J. A., Honkaniemi S., Visanko M., Liimatainen H., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/acsami.۵b۰۴۸۷۹[۱۵] Lee K. Y., Blaker J. J., Heng J. Y., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.reactfunctpolym.۲۰۱۴.۰۹.۰۱۶[۱۶] Sakurada I., Nukushina Y., Ito T. (۱۹۶۲), Experimental determination ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/pol.۱۹۶۲.۱۲۰۵۷۱۶۵۵۱[۱۷] Maleki A., Movahed H., Ravaghi, P., (۲۰۱۷), Magnetic cellulose/Ag ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۶.۰۹.۰۰۲[۱۸] Zhou Y., Fuentes-Hernandez C., Khan T. M., Liu J. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۸/srep۰۱۵۳۶[۱۹] Kumar A., Negi Y. S., Choudhary V., Bhardwaj, N. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۲۶۹۱/jmpc-۲-۱-۱[۲۰] Barbash V. A., Yaschenko O. V., Shniruk O. M., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۸۶/s۱۱۶۷۱-۰۱۷-۲۰۰۱-۴[۲۱] Xie J., Li J., (۲۰۱۷), Smart drug delivery system ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۹۶۷/jbb.v۲i۱.۱۲۵[۲۲] Azeredo H. M., Rosa M. F., Mattoso, L. H. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.indcrop.۲۰۱۶.۰۳.۰۱۳[۲۳] Brinchi L., Cotana F., Fortunati E., Kenny J. M., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۳.۰۱.۰۳۳[۲۴] Neto W. P. F., Silvério H. A., Dantas N. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.indcrop.۲۰۱۲.۰۶.۰۴۱[۲۵] Frey M., Joo Y., (۲۰۰۵), U.S. Patent Application No. ۱۰/۸۳۴,۰۴۱ ...
  • Fathilah W. F. W., Othaman, R., (۲۰۱۹), Electrospun cellulose fibres ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۷۵۷۶/jsm-۲۰۱۹-۴۸۰۷-۱۵[۲۷] Teixeira M. A., Paiva M. C., Amorim M. T. ...
  • https://doi.org/۱۰.۳۳۹۰/nano۱۰۰۳۰۵۵۷[۲۸] Saito T., Hirota M., Tamura N., Kimura S., Fukuzumi ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/bm۹۰۰۴۱۴t[۲۹] Isogai A., Hänninen T., Fujisawa S., Saito T., (۲۰۱۸), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.progpolymsci.۲۰۱۸.۰۷.۰۰۷[۳۰] Kaushik A., Singh M., (۲۰۱۱), Isolation and characterization of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carres.۲۰۱۰.۱۰.۰۲۰[۳۱] Ren S., Sun X., Lei T., Wu Q., (۲۰۱۴), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۵۵/۲۰۱۴/۵۸۲۹۱۳[۳۲] Ang S., Haritos V., Batchelor W., (۲۰۱۹), Effect of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۱۹-۰۲۴۰۰-۵[۳۳] Pääkkö M., Ankerfors M., Kosonen H., Nykänen A., Ahola ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/bm۰۶۱۲۱۵p[۳۴] Ciolacu D., Gorgieva S., Tampu D., Kokol V., (۲۰۱۱), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۱۱-۹۶۰۱-۴[۳۵] Chakraborty A., Sain M., Kortschot M., (۲۰۰۵), Cellulose microfibrils: ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۵۱۵/HF.۲۰۰۵.۰۱۶[۳۶] Kaur M., Sharma P., Kumari S., (۲۰۱۷), Extraction preparation ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۱۲۷۵/۱۳۱۲۱۷۰۱[۳۷] Ferrer A., Filpponen I., Rodríguez A., Laine J., Rojas ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.biortech.۲۰۱۲.۰۸.۱۰۸[۳۸] Jiang Y., Liu X., Yang S., Song X., Wang ...
  • Nehra, P., & Chauhan, R. P. (۲۰۲۱). Eco-friendly nanocellulose and ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۸۰/۰۹۲۰۵۰۶۳.۲۰۲۰.۱۸۱۷۷۰۶[۴۰] Cheng Q., Wang S., Han Q., (۲۰۱۰), Novel process ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/app.۳۰۱۶۰[۴۱] Khawas P., Deka S. C., (۲۰۱۶), Isolation and characterization ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۵.۱۱.۰۲۰[۴۲] Hu Z., Zhai R., Li J., Zhang Y., Lin ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۵۵/۲۰۱۷/۹۸۵۰۸۱۴[۴۳] Cherian B. M., Leão A. L., De Souza S. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۰.۰۳.۰۴۶[۴۴] Peng B. L., Dhar N., Liu H. L., Tam ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/cjce.۲۰۵۵۴[۴۵] Habibi Y., Lucia L. A., Rojas O. J., (۲۰۱۰), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/cr۹۰۰۳۳۹w[۴۶] de Morais Teixeira E., Bondancia T. J., Teodoro K. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.indcrop.۲۰۱۰.۰۸.۰۰۹[۴۷] Chandra J., George N., Narayanankutty S. K., (۲۰۱۶), Isolation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۶.۰۱.۰۱۵[۴۸] Bai W., Holbery J., Li, K., (۲۰۰۹). A technique ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۰۹-۹۲۷۷-۱[۴۹] Elazzouzi-Hafraoui S., Nishiyama Y., Putaux J. L., Heux L., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/bm۷۰۰۷۶۹p[۵۰] Hirai A., Inui O., Horii F., Tsuji M., (۲۰۰۹), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/la۸۰۲۹۴۷m[۵۱] Gopakumar, D. A., Pai, A. R., Sisanth, K. S., ...
  • Maher, A., Sadeghi, M., & Moheb, A. (۲۰۱۴). Heavy metal ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.desal.۲۰۱۴.۰۸.۰۲۳[۵۳] Hitam, C. N. C., & Jalil, A. A. (۲۰۲۲). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.envres.۲۰۲۱.۱۱۱۹۶۴[۵۴] Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۹/c۰cs۰۰۱۰۸b[۵۵] Isogai, A. (۲۰۱۳). Wood nanocelluloses: fundamentals and applications as ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۰۸۶-۰۱۳-۱۳۶۵-z[۵۶] Boerjan, W., Ralph, J., & Baucher, M. (۲۰۰۳). Lignin ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۴۶/annurev.arplant.۵۴.۰۳۱۹۰۲.۱۳۴۹۳۸[۵۷] Khalil, H. A., Bhat, A. H., & Yusra, A. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۱.۰۸.۰۷۸[۵۸] Dufresne, A. (۲۰۱۳). Nanocellulose: a new ageless bionanomaterial. Materials today, ۱۶(۶), ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.mattod.۲۰۱۳.۰۶.۰۰۴[۵۹] Lin, N., & Dufresne, A. (۲۰۱۴). Nanocellulose in biomedicine: ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.eurpolymj.۲۰۱۴.۰۷.۰۲۵[۶۰] Frey-Wyssling, A., & Muhlethaler, K. (۱۹۶۵). Ultrastructural plant cytology, ...
  • Goering H. K., & Van Soest P. J., (۱۹۷۰). Forage ...
  • Nehra, P., & Chauhan, R. P. (۲۰۲۲). Facile synthesis of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۳۷۲۶-۰۲۲-۰۱۰۴۰-۰[۶۳] Carvalheiro F., Silva-Fernandes T., Duarte L. C., Gírio F. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۲۰۱۰-۰۰۸-۸۴۴۸-۰[۶۴] Rodriguez-Gomez D., Lehmann L., Schultz-Jensen N., Bjerre A. B., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۲۰۱۰-۰۱۲-۹۶۳۱-x[۶۵] Ruiz H. A., Cerqueira M. A., Silva H. D., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۲.۱۱.۰۵۴[۶۶] Plazonic I., Barbarić-Mikočević Ž., Antonović A. (۲۰۱۶), Chemical composition ...
  • https://doi.org/۱۰.۵۵۵۲/drind.۲۰۱۶.۱۴۴۶[۶۷] Johar N., Ahmad I., Dufresne A., (۲۰۱۲), Extraction, preparation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.indcrop.۲۰۱۱.۱۲.۰۱۶[۶۸] French A. D., (۲۰۱۴), Idealized powder diffraction patterns for ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۱۳-۰۰۳۰-۴[۶۹] Huntley C. J., Crews K. D., Curry M. L., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۵۵/۲۰۱۵/۲۹۳۹۸۱[۷۰] Hospodarova, V., Singovszka, E., & Stevulova, N. (۲۰۱۸). Characterization ...
  • https://doi.org/۱۰.۴۲۳۶/ajac.۲۰۱۸.۹۶۰۲۳[۷۱] Kim J., Montero G., Habibi Y., Hinestroza J. P., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/pen.۲۱۴۱۷[۷۲] Ciolacu D., Ciolacu F., Popa V. I., (۲۰۱۱), Amorphous ...
  • Ford E. N. J., Mendon S. K., Thames S. F., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۷۷/۱۵۵۸۹۲۵۰۱۰۰۰۵۰۰۱۰۲[۷۴] Alemdar A., Sain M., (۲۰۰۸), Biocomposites from wheat straw ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.compscitech.۲۰۰۷.۰۵.۰۴۴[۷۵] Segal L. G. J. M. A., Creely J. J., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۷۷/۰۰۴۰۵۱۷۵۵۹۰۲۹۰۱۰۰۳[۷۶] de Souza Lima M. M., Borsali R., (۲۰۰۴), Rodlike ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/marc.۲۰۰۳۰۰۲۶۸[۷۷] Azizi Samir M. A. S., Alloin F., Dufresne A., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۱/bm۰۴۹۳۶۸۵[۷۸] Tang L. G., Hon D. N. S., Pan S. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/(SICI)۱۰۹۷-۴۶۲۸(۱۹۹۶۰۱۱۸)۵۹:۳<۴۸۳::AID-APP۱۳>۳.۰.CO;۲-V[۷۹] Bhatnagar A., Sain M., (۲۰۰۵), Processing of cellulose nanofiber-reinforced ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۷۷/۰۷۳۱۶۸۴۴۰۵۰۴۹۸۶۴[۸۰] Ilyas R. A., Sapuan S. M., Ishak M. R., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۷.۱۱.۰۴۵[۸۱] Qing W., Wang Y., Wang Y., Zhao D., Liu ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.apsusc.۲۰۱۶.۰۱.۱۳۳[۸۲] Mandal A., Chakrabarty D., (۲۰۱۱), Isolation of nanocellulose from ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.carbpol.۲۰۱۱.۰۶.۰۳۰[۸۳] Silverio H. A., Neto W. P. F., Dantas N. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.indcrop.۲۰۱۲.۱۰.۰۱۴[۸۴] Hornsby P. R., Hinrichsen E., Tarverdi K., (۱۹۹۷), Preparation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۳/A:۱۰۱۸۵۲۱۹۲۰۷۳۸[۸۵] Moran J. I., Alvarez V. A., Cyras V. P., ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۰۵۷۰-۰۰۷-۹۱۴۵-۹[۸۶] Marino, M. A., Moretti, P., & Tasic, L. (۲۰۲۱). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۳۳۹۹-۰۲۱-۰۱۷۹۸-y ...
  • نمایش کامل مراجع