3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.2. Đặc trưng cellulose
Bã mía ban đầu có khoảng 40-50 % cellulose; 20-25 % hemicellulose; 18-23 % lignin và 3-5 % tro.Việc loại bỏ lignin rất cần thiết, cellulose bã mía chứa càng ít lignin thì quá trình acetyl hóa thu cellulose acetate đạt hiệu quả cao hơn, vì khả năng tiếp cận của các tác nhân acetyl hóa (acetic anhydrit) với các nhóm -OH của cellulose dễ dàng hơn.
Ở giai đoạn xử lý base (NaOH 5 %) gia nhiệt 60 oC trong 1 giờ, lignin và hemicellulose hòa tan mạnh. Cấu trúc của hemicellulose có phân nhánh và vô định hình nên chúng dễ dàng bị thủy phân trong môi trường base, lignin cũng bị hòa tan mạnh, các liên kết nội phân tử giữa hemicellulose và lignin bị
phá vỡ làm tăng độ xốp của vật liệu. Khi xử lý NaOH 5 % thì các chuỗi polyme bị thủy phân và dẫn đến cellulose cũng bị hòa tan. Trong giai đoạn tẩy trắng, các mảnh lignin còn lại sau giai đoạn xử lý kiềm và các nhóm mang màu chưa được tẩy trong cellulose được loại bỏ gần như hoàn toàn. Hàm lượng nhỏ hemicellulose còn lại trong cellulose được acetyl hóa cùng với cellulose tạo được hợp chất làm tăng độ dẻo cho vật liệu CA [22]. Trong cả quá trình xử lý cellulose bị hòa tan một phần. Hiệu suất loại bỏ hemicellulose và lignin đạt hiệu suất trên 90 %, màu của vật liệu trắng lên rõ rệt.
Để xác định sự có mặt của các loại liên kết hóa học có trong bã mía ban đầu và cellulose bã mía chúng tôi sử dụng phổ hồng ngoại IR và kết quả được thể hiện trên Hình 3.5.
Peak tại 1514 cm-1 và 1635 cm-1 liên quan đến dao động của liên kết C- C trong khung vòng thơm, peak tại 1242 cm-1 đặc trưng dao động hóa trị của C-O trong lignin và peak 1722 cm-1 ứng với dao động hóa trị của các nhóm cacbonyl C=O đặc trưng của các este aliphatic trong lignin và hemicellulose [43]. Peak tại 833 cm-1 và 422 cm-1 liên quan đến dao động của lignin và hemicellulose [52]. Những đỉnh peak này đều giảm đi rất nhiều trong phổ IR của cellulose bã mía. Đồng thời sự gia tăng cường độ của vùng 3331 cm-1 và 2893 cm-1 tương ứng với dao động hóa trị của nhóm OH và liên kết C-H trong nhóm CH2 đặc trưng của phân tử cellulose. Sự tăng cường độ peak tại 896 cm- 1 liên quan đến liên kết (1-4) giữa các mono glucose tương ứng với sự biến dạng của C-H glucosid trong dao động vòng và uốn của OH điển hình của cellulose [18]. Sự thay đổi hình dạng peak tại 1028 cm-1 (dao động C-O-C trong vòng khung pyranose), đã làm thay đổi cấu trúc của cellulose và vật liệu trở nên tinh khiết hơn [9].
Hình 3.5. Phổ FT-IR của bã mía ban đầu và cellulose bã mía