NAGYENERGIÁJÚ SUGÁRZÁS ÉS LÚGOS KEZELÉS HATÁSA A CELLULÓZ TULAJDONSÁGAIRA



Hasonló dokumentumok
Doktori (PhD) értekezés tézisei. Feczkó Tivadar. Veszprémi Egyetem

VESZPRÉMI EGYETEM. Állattudományi Intézet ÁLLATÉLETTANI ÉS TAKARMÁNYOZÁSTANI TANSZÉK. DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

NAGYENERGIÁJÚ SUGÁRZÁS ÉS LÚGOS KEZELÉS HATÁSA A CELLULÓZ TULAJDONSÁGAIRA

TIOLKARBAMÁT TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐ SZER HATÓANYAGOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK KÉMIAI OXIDÁLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA I

Gottsegen National Institute of Cardiology. Prof. A. JÁNOSI

Supporting Information

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Correlation & Linear Regression in SPSS

A modern e-learning lehetőségei a tűzoltók oktatásának fejlesztésében. Dicse Jenő üzletfejlesztési igazgató

DOKTORI (Ph.D.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VESZPRÉMI EGYETEM. Gazdálkodás- és Szervezés Tudományok Doktori Iskolája. DR. SOMOGYI SÁNDOR Ph.D.

7 th Iron Smelting Symposium 2010, Holland

$IHOQ WWNRULWDQXOiVPRWLYiFLyL )HOQ WWNRULWDQXOiVLNpSHVVpJHN. (O DGiVRPEDQ NpW D IHOQ WWNRUL WDQXOiVVDO NDSFVRODWRV NpUGpVN UW D IHOQ WWNRUL

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

Összefoglalás. Summary


Összefoglalás. Summary. Bevezetés

GÁZOK FOURIER-TRANSZFORMÁCIÓS INFRAVÖRÖS

Correlation & Linear Regression in SPSS

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Correlation & Linear. Petra Petrovics.

SZÉN NANOCSŐ KOMPOZITOK ELŐÁLLÍTÁSA ÉS VIZSGÁLATA

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

Geokémia gyakorlat. 1. Geokémiai adatok értelmezése: egyszerű statisztikai módszerek. Geológus szakirány (BSc) Dr. Lukács Réka

STUDENT LOGBOOK. 1 week general practice course for the 6 th year medical students SEMMELWEIS EGYETEM. Name of the student:

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

SAJTÓKÖZLEMÉNY Budapest július 13.

Étkezési búzák mikotoxin tartalmának meghatározása prevenciós lehetıségek

Using the CW-Net in a user defined IP network

USER MANUAL Guest user

Expansion of Red Deer and afforestation in Hungary

DR. LAKATOS ÁKOS PH.D PUBLIKÁCIÓS LISTÁJA B) TUDOMÁNYOS FOLYÓIRATBELI KÖZLEMÉNYEK

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN GEOGRAPHY

Effect of sowing technology on the yield and harvest grain moisture content of maize (Zea mays L.) hybrids with different genotypes

ÉS VIZSGÁLATA DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ ANIKÓ

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

KÉPI INFORMÁCIÓK KEZELHETŐSÉGE. Forczek Erzsébet SZTE ÁOK Orvosi Informatikai Intézet. Összefoglaló

Hoyk Edie-Kovács András Donát 2 -Tompa Mihály 3

NEUTRÍNÓ DETEKTOROK. A SzUPER -KAMIOKANDE példája

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

AZ EURÓPAI KÖZPONTI BANK KORMÁNYZÓTANÁCSÁNAK IRÁNYMUTATÓ ÁLLÁSFOGLALÁSA

Egyezmény. a Németországi Szövetségi Köztársaság Kormánya. a Magyar Köztársaság Kormánya között. az audiovizuális kapcsolatokról

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

Szívkatéterek hajlékonysága, meghajlítása

ROMÁNIA HIVATALOS KÖZLÖNYE

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Factor Analysis

Utasítások. Üzembe helyezés

EN United in diversity EN A8-0206/419. Amendment

bab.la Cümle Kalıpları: İş Sipariş İngilizce-Macarca

bab.la Cümle Kalıpları: İş Sipariş Macarca-İngilizce

Gabonacsíra- és amarant fehérjék funkcionális jellemzése modell és komplex rendszerekben

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

A jövedelem alakulásának vizsgálata az észak-alföldi régióban az évi adatok alapján

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI VESZPRÉMI EGYETEM

The system of mobile tank fire-fighting equipment A mobil tartály tűzoltás technikai eszközrendszere

KN-CP50. MANUAL (p. 2) Digital compass. ANLEITUNG (s. 4) Digitaler Kompass. GEBRUIKSAANWIJZING (p. 10) Digitaal kompas

Skills Development at the National University of Public Service

Supplementary Table 1. Cystometric parameters in sham-operated wild type and Trpv4 -/- rats during saline infusion and

Év Tájépítésze pályázat Wallner Krisztina. 1. Vízparti sétány kiépítése Balatonfüreden, 3 km hosszon

THE STUDY OF LIGAND EFFECTS OF COPPER COMPLEXES ON THE YIELD AND QUALITY OF WINTER WHEAT

A klímaváltozás természetrajza

Influence of geogas seepage on indoor radon. István Csige Sándor Csegzi Sándor Gyila

A fafeldolgozás energiaszerkezetének vizsgálata és energiafelhasználási összefüggései

ÚJ, MÓDOSÍTOTT UHMWPE PROTÉZISANYAG EREDMÉNYEINEK

OLYMPICS! SUMMER CAMP

EGÉSZSÉGTUDOMÁNY, LVII. ÉVFOLYAM, SZÁM 2013/4

INTELLIGENT ENERGY EUROPE PROGRAMME BUILD UP SKILLS TRAINBUD. Quality label system

Dr. Sasvári Péter Egyetemi docens

XIII. FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

A BÜKKI KARSZTVÍZSZINT ÉSZLELŐ RENDSZER KERETÉBEN GYŰJTÖTT HIDROMETEOROLÓGIAI ADATOK ELEMZÉSE

már mindenben úgy kell eljárnunk, mint bármilyen viaszveszejtéses öntés esetén. A kapott öntvény kidolgozásánál még mindig van lehetőségünk

PXOWLPpGLiVHODGiVpV IHODGDWODSV]HUNHV]W-NLpUWpNHOSURJUDPFVRPDJ

A évi fizikai Nobel-díj

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőmérnöki Kar

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN GEOGRAPHY

A TALAJTAKARÁS HATÁSA A TALAJ NEDVESSÉGTARTALMÁRA ASZÁLYOS IDŐJÁRÁSBAN GYÖNGYÖSÖN. VARGA ISTVÁN dr. - NAGY-KOVÁCS ERIKA - LEFLER PÉTER ÖSSZEFOGLALÁS

EN United in diversity EN A8-0206/482. Amendment

2 A GÉP FELÉPÍTÉSE ÁLTALÁNOS MECHANIKAI RÉSZEK H(*(6=7 75$16=)250È ELEKTROMOS VEZÉRLÉS A GÉP FELÁLLÍTÁSA...

UNIVERSITY OF PUBLIC SERVICE Doctoral School of Military Sciences. AUTHOR S SUMMARY (Thesis) Balázs Laufer

AZ ANÓDFOLYAMATOK LABORATÓRIUMI ÉS ÜZEMI VIZSGÁLATA AZ ALUMÍUMELEKTROLÍZISBEN. Készítette: Dr. Horváth János

Extraktív heteroazeotróp desztilláció: ökologikus elválasztási eljárás nemideális

SZÁRÍTÁS NAPENERGIÁVAL. Dr. IMRE L.

Cashback 2015 Deposit Promotion teljes szabályzat

1.1. EGYETLEN KÉSZÜLÉK ÜZEMBE HELYEZÉSE KÉT KÉSZÜLÉK ÜZEMBE HELYEZÉSE BEKAPCSOLT/KÉSZENLÉTI ÁLLAPOT

1. Ábra Az n-paraffinok olvadáspontja és forráspontja közötti összefüggés

Certificate no./bizonyítvány száma: ÉlfF/200-29/2017. ÁLLATEGÉSZSÉGÜGYI BIZONYÍTVÁNY

Tavaszi Sporttábor / Spring Sports Camp május (péntek vasárnap) May 2016 (Friday Sunday)

Új típusú anyagok (az autóiparban) és ezek vizsgálati lehetőségei (az MFA-ban)

MTA Izotópkutató Intézet

DOKTORI (PhD.) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Írta: MÁJER JÁNOS

ANYAGTECHNOLÓGIA. Betonfelületek vízzáróságát fokozó anyagok permeabilitása

Az aridifikáció fogalmának értelmezése

AZ ERDÕ NÖVEKEDÉSÉNEK VIZSGÁLATA TÉRINFORMATIKAI ÉS FOTOGRAMMETRIAI MÓDSZEREKKEL KARSZTOS MINTATERÜLETEN

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Nonparametric Tests. Petra Petrovics.

Animal welfare, etológia és tartástechnológia

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Utolsó frissítés / Last update: február Szerkesztő / Editor: Csatlós Árpádné

TÁMOP A-11/1/KONV WORKSHOP Június 27.

A HULLATÉK-ANALÍZIS ÉS A GYOMORTARTALOM ELEMZÉS ÖSSZE- HASONLÍTÁSA VÖRÖS RÓKA TÁPLÁLKOZÁS VIZSGÁLATA SORÁN

Átírás:

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI NAGYENERGIÁJÚ SUGÁRZÁS ÉS LÚGOS KEZELÉS HATÁSA A CELLULÓZ TULAJDONSÁGAIRA Készítette: FÖLDVÁRY CSILLA MAGDOLNA 7pPDYH]HW DR. TAKÁCS ERZSÉBET PROF. DR. HORVÁTH ATTILA MTA KK Izotóp- és Felületkémiai Intézet Veszprémi Egyetem Készült a Veszprémi Egyetem Doktori Iskola FK2 Fizikai Kémiai program keretében 2003 1

%HYH]HWpVHO ]PpQ\HN A cellulóz mint természetes polimer önmagában, és más mesterséges anyagokkal társítva is egyre nagyobb helyet kap életünkben IHOKDV]QiOiViQDN V]pOHV N UH WRYiEE E Y O $QQDN HOOHQpUH KRJ\ DODSDQ\DJDLQN N ] WW D FHOOXOy] MHOHQW VpJH PiU LVPHUW D WpPiYDO foglalkozó szakirodalom helyenként ellentmondó. A textiliparban feldolgozott pamutcellulózt több lépésben vetik alá mechanikdl NpPLDL NH]HOpVQHN PtJ D NtYiQW PLQ VpJ WHUPpNHW PHJNDSMiN 0LYHO D] LSDUL IHOGROJR]iV VRUiQ QDJ\ PHQQ\LVpJ YHJ\V]HUW KDV]QiOQDN IHO FpOV]HU ~M FHOOXOy]DNWLYiOiVL PyGV]HUHNHW pv KDVRQOy hatású, de hatékonyabb kémiai szereket keresni. Nagyenergiájú sugárzás hatására a cellulóz reaktívabb lesz, a cellulózban láncszakadások, J\ U IHOQ\tOiVRN N YHWNH]QHN EH YDODPLQW D NULVWiO\RV WDUWRPiQ\EDQ KLEDKHO\HN NHOHWNH]QHN $ OiQFW UGHO GpVHN J\ U IHOQ\tOiVRN N YHWNH]WpEHQ PDNURJ\ N N NHOHWNH]QHN pv PHJQ D Oincvégi karbonilcsoportok mennyisége. A nagyenergiájú sugárzás cellulózra J\DNRUROW KDWiViW HOV VRUEDQ D FHOOXOy] RMWiViKR] KDV]QiOMiN IHO D szakirodalomban kevesen foglalkoznak a sugárzás degradáló hatásával, és D] HO NH]HOpVNpQW DONDOPD]RWW VXJiU]iVQDN D kémiai kezelések hatásfokát Q YHO KDWiViYDO A kutatási munka célja volt a γ- és az elektronsugárzás hatására a SDPXWFHOOXOy]EDQ YpJEHPHQ YiOWR]iVRN VV]HKDVRQOtWiVD D NaOH-oldatos kezelés (mercerezés) hatásfokának meghatározása, VXJiU]iVRV HO NH]HOpV alkalmazása mellett, valamint a mercerezési lépés KDWpNRQ\DEEi WpWHOH ~M PHUFHUH] V]HU EHYH]HWpVpYHO $ NtVpUOHWHNKH] egyféle alapanyagot használtam, amelynek fizikai és kémiai változásai a ;;, V]i]DG HOHMpQ OpWH] IHMOHWW WHFKQLNDL OHKHW VpJHNHW NLKDV]nálva, azonos körülmények között kerültek meghatározásra. Az eredményeket 2

helyenként az összehasonlítás kedvéért más alapanyaggal, más készülékeken végzett kísérletekkel egészítettem ki. Kísérleti módszerek A pamutcellulózt 60 Co γ-sugárzásával illetve lineáris HOHNWURQJ\RUVtWyYDO OHYHJ Q ULWNiEEDQ QLWURJpQ DWPRV]IpUiEDQ V]REDK PpUVpNOHWHQ VXJiUR]WDP EH PDMG D V] YHWHNHW O~JR]iVQDN WHWWHP ki. A cellulózban lejátszódó degradációt polimerizációfok méréssel, a szabad karbonil- illetve karboxilcsoportok FTIR spektroszkópiás meghatározásával, tömegméréssel, UV-VIS spektroszkópiával határoztam meg. A lúgos kezelés hatására lejátszódó kristályszerkezet változást röntgendiffrakciós méréssel és FTIR spektroszkópiával követtem nyomon. A cellulózban lejátszódó változásokról sztereomikroszkópos és elektronmikroszkópos felvételeket készítettem. Új tudományos eredmények, tézispontok 1. A cellulóz degradációja már kis dózisú besugárzásnál is jelentkezik. A szakirodalom ellentmondásosan vélekedett a degradáció megindulásához szükséges dózis nagyságáról. A végrehajtott kísérletek azt mutatták, hogy viszkozimetriás polimerizációfok méréssel a degradáció már 1 kgy dózisnál kimutatható. 2. Az oxigén jelenléte nem befolyásolja a cellulózban sugárzás KDWiViUD YpJEHPHQ SROLPHUizációfok változást. Az irodalmi adatok W EEVpJpYHO PHJHJ\H] HQ D]W WDSDV]WDOWDP KRJ\ D FHOOXOy]V] YHW QLWURJpQ DWPRV]IpUiEDQ W UWpQW EHVXJiU]iVD KDVRQOy PpUWpN SROLPHUL]iFLyIRN FV NNHQpVW HUHGPpQ\H]HWW PLQW D OHYHJ Q YpJ]HWW besugárzás esetén, de az irodalmi adatok ellentmondók, helyenként ennek HOOHQNH] MHROYDVKDWy 3

3. Vizes közegben azonos dózissal besugározva a cellulózt, QDJ\REE PpUWpNEHQ GHJUDGiOyGLN PLQW OHYHJ Q YpJH]YH D NH]HOpVW Az irodalmi adatok között van, ahol szilárd állapotú, és van, ahol oldatban YpJ]HWW EHVXJiU]iVW N YHW HQ WDSDV]WDOWDN QDJ\REE PpUWpN GHJUDGiFLyW Megállapítottam, hogy a cellulózt oldószerébe (CUEN) téve amelyben HO V] UGX]]DGPDMGROGyGLN a polimerizációfok csökkenés üteme közel kétszerese, ahhoz képest, ami leveg QYpJ]HWWEHVXJiU]iVVDONDSKDWy 4. Besugárzás hatására a láncvégi, szabad karbonilcsoportok NRQFHQWUiFLyMDMHOHQW VHQQ PtJDNDUER[LOFVRSRUWRNPHQQ\LVpJpEHQ enyhe emelkedést található, FTIR spektroszkópiával végezve a meghatározást. A karbonilcsoportok koncentrációjának növekedése az LURGDOPL DGDWRN V]HULQW D OiQFW UGHO GpVHN pv D J\ U IHOQ\tOiVRN következménye, míg a karboxilcsoport-koncentráció változásáról nem található irodalmi utalás. 5. Lúgos kezelés hatására a láncvégi karbonilcsoportok karboxilcsoportokká alakulnak át. /~JRV NH]HOpVW N YHW HQ D NDUER[LOFVRSRUWRNKR] UHQGHOKHW )7,5 VSHNWURV]NySLiYDO PpUW DEV]RUEDQFLD HU V Q YHNHGpVW PtJ D NDUERQLOFVRSRUW WDUWDORP FV NNHQ tendenciát mutat a sugárzási dózis és a NaOH-oldat koncentrációjának függvényében egyaránt. A cellulóz degradációjáról szóló közleményekben QHP WDOiOWDP DGDWRW D O~JR]iV KDWiViUD NHOHWNH] NDUER[LOFVRSRUWRN PHQQ\LVpJpU O 6. J-sugárzás hatására jóval nagyobb a karbonilcsoport NpS] GpV PLQW DPL HOHNWURQVXJiU]iV HVHWpQ WDSDV]WDOKDWy FTIR spektroszkópiával végezve a meghatározást. A γ-sugárzásnak kisebb a Gy]LVWHOMHVtWPpQ\H tj\ D]RQRV VXJiU]iVL Gy]LV HOpUpVpKH] KRVV]DEE LGHM EHVXJiU]iVV] NVpJHVH]]HOOHKHW YpYiOLNDGLII~]Ly~WMiQRGDMXWyR[LJpQ reakciója. A szakirodalomban a kétféle sugárzás azonos kémiai hatása 4

ROYDVKDWy GH D NpWIpOH VXJiU]iV VV]HKDVRQOtWiViYDO D NpS] G WW karbonilcsoportok mennyiségére vonatkozólag, nem találkoztam. 7. $ VXJiU]iVRV NH]HOpV LGHMH DODWW D FHOOXOy] YHV]tW D W PHJpE O $]LURGDORPEDQJi]QHP GHJUDGiFLós termékek távozásáról írnak, de nem hozzák összefüggésbe a kiindulási anyag tömegveszteségével. A W PHJYHV]WHVpJIRO\DPDWRVDQQ DVXJiU]iVLGy]LVQ YHOpVpYHO 8. A 3,75 mol dm -3 koncentrációjú NaOH- és a TMAH (tetrametil-ammónium-hidroxid)-oldat a sugárzás hatására keletkezett molekulákat old ki.n*\gy]lv~ehvxjiu]ivwn YHW HQD FHOOXOy] W PHJYHV]WHVpJH SHUF LG WDUWDP~ O~JRV NH]HOpV KDWiViUD MyYDO QDJ\REE PLQW D EHVXJiU]iV KDWiViUD O~JR]iV QpON O YpJEHPHQ tömegváltozás. A szakirodalom a lúgozás hdwiviud EHN YHWNH] tömegváltozással nem foglalkozik. 9. $O~JROGDWRN iowdo NLROGRWW DQ\DJ PHQQ\LVpJHQ DVXJiUGy]LV D O~JNRQFHQWUiFLy pv D O~JR]iVL LG I JJYpQ\pEHQ LV amint azt tömegméréssel igazoltam. Ezeket az eredményeket az UV-VISspektroszkópiás mérések is alátámasztják. A kioldott anyagok 899,6VSHNWUXPDLEDQ D EHVXJiU]RWW V]pQKLGUiWRNUD MHOOHP] KXOOiPKRVV]~ViJQiO D] HO ] HNQHN PHJIHOHO HQ D] HPOtWHWW YiOWR]yN függvényében abszorbancia növekedés tapasztalható, ami az aldehid és keton csoport n-π * áwphqhwpkh] UHQGHOKHW $ NLROGRWW DQ\DJRN SRQWRV izolálása és azonosítása még folyamatban van. A kezelések után visszamaradt lúgoldatok abszorbanciájának dózis illetve lúgkoncentráció függésre nem találtam irodalmi adatot. 10. A TMAH jobb duzzasztószernek bizonyul a NaOH-oldatnál. A 70$+ iowdo MREEDQ PHJGX]]DV]WRWW V] YHWE O W EE GHJUDGiFLyV WHUPpN képes kioldódni, így a TMAH-ROGDWRV NH]HOpV KDWiViUD EHN YHWNH] tömegveszteség minden mért pontnál nagyobb, mint NaOH-os kezelés esetén. 5

11. 300 kgy dózisú besugárzás alatt, lúgos kezelést nem használva, a cellulózban nem tapasztalható kristálymódosulatváltozás. A szakirodalomban található adatokkal egyezést mutat az a PHJiOODStWiV KRJ\ VXJiU]iVRV HO NH]HOpV KDWiViUD QHP PHJ\ YpJEH D cellulóz I átalakulása cellulóz II-vé. 1000 kgy feletti, nagy dózisú besugárzás esetén a kristályossági fok csökken, a cellulóz amorf tartalma növekedést mutat, de cellulóz II kristálymódosulat ebben az esetben sem PpUKHW 12. $VXJiU]iVRVHO NH]HOpVHO VHJtWLDO~JROGDWKDWiViUDOHMiWV]yGy kristálymódosulat-változást. A cellulóz II tartalom folyamatos növekedést mutat a sugárdózis és a lúgkoncentráció növelésével is. A cellulóz II tartalom dózis- illetve lúgkoncentráció-függésével kapcsolatos LURGDOPL DGDWRN D FHOOXOy],, NpS] GpVpKH] V] NVpJHs minimális O~JNRQFHQWUiFLyNpUGpVpWLOOHW HQpSS~J\HOOHQWPRQGyNPLQWDVXJiU]iVRV HO NH]HOpVKDWiViWDFHOOXOy],,WDUWDORPQ YHNHGpVpUH 13. $] ~MRQQDQ EHYH]HWHWW PHUFHUH] V]HU D 70$+ hatékonyabban végzi a cellulóz kristálymódosulatának átalakítását. A kezelést a NaOH-ROGDW NRQFHQWUiFLyMiYDO PHJHJ\H] W PpQ\VpJ TMAH-oldattal végezve az átalakulás eredményeként kapott cellulóz II UpV]DUiQ\D QDJ\REE puwpnhw YHV] IHO $ 70$+ROGDW KDWiViUD W UWpQ cellulóz II-vé alakulás mértékét, a szakirodalomban még nem publikálták. 14. 5 YLG LGHM O~JR]iVW N YHW HQ D 70$+- és a NaOH-oldat hatása nagyon hasonló, ennek meghatározása UV-VIS spektroszkópiás mérésekkel történt. A TMAH nagy kationméretének és lassabb GLII~]LyMiQDN N V] QKHW KRJ\ D O~J QDJ\REE KDWpNRQ\ViJD FVDN D kezelés 15. perce után mutatkozik meg. A két duzzasztószer hatását irodalmi közleményben még nem hasonlították össze. 6

A doktori értekezés témaköréhez kapcsolódó tudományos N ]OHPpQ\HNpVHO DGiVRN Közlemények: 1 E. Takács, L. Wojnárovits, J. Borsa, Cs. Földváry, P. Hargittai, O. Zöld: Effect of J-irradiation on cotton-cellulose. Radiat. Phys. Chem. 1999, 55, 663-666. 2 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, I. Sajó: Effect of combined J-irradiation and alkali treatment on cottoncellulose. Radiat. Phys. Chem. 2000, 57, 399-403. 3 E. Takács, Cs. Földváry, L. Wojnárovits, J. Borsa, I. Sajó: Radiation activation of cotton-cellulose prior to alkali treatment. Res. Chem. Intermed., 2001, 27, 837-845 4 Földváry Cs., Takács E., Wojnárovits L., Hargittai P., Borsa J., Sajó I.: A J-sugárzás és a lúgos kezelés kombinációjának hatása pamutcellulózra. Magy. Kém. Foly., 2002, 9, 409-412 5 Cs. M. Földváry, E. Takács, L. Wojnárovits: Effect of high-energy radiation and alkali treatment on the properties of cellulose. Radiat. Phys. Chem., 2003, 67, 505-508 (O DGiVRN 1 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: Cellulóz degradációja nagyenergiájú sugárzás hatására.ppldl(o DGyL1DSRN Szeged, 1999. november 1-3. 2 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: 1DJ\HQHUJLiM~VXJiU]iVKDWiViUDDFHOOXOy]EDQYpJEHPHQ vizsgálata MTA KK Doki 3. Doktori Kémiai Iskola Mátraháza, 2000. április 10-12. YiOWR]iVRN 7

3 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: 6XJiU]iVRVpVNpPLDLNH]HOpVKDWiViUDDFHOOXOy]EDQYpJEHPHQ változások V]L5DGLRNpPLDL1DSRN Hévíz, 2000. október 18-20. 4 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: Nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására a cellulózban YpJEHPHQ YiOWR]iVRN.pPLDL(O DGyL1DSRN Szeged, 2000. november 20-22. 5 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: Nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására a cellulózban YpJEHPHQ YiOWR]iVRN MTA KK Doki 4. Doktori Kémiai Iskola Mátraháza, 2001. május 20-22. 6 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: A cellulóz duzzadása és tömegváltozása nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására V]L5DGLRNpPLDL1DSRN Mátraháza, 2001. október 17-19. 7 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: A cellulóz degradációja és tömegváltozása nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására MTA KK Tudományos Napok Budapest, 2002. május 27-28. 8 Csilla M. Földváry, Erzsébet Takács, László Wojnárovits, István Sajó: Effect of high-energy radiation and alkali treatment on the properties of cotton-cellulose The 10 th Tihany Symposium on Radiation Chemistry Sopron (Hungary), 31 August-5 September, 2002. Poszterek: 1 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, J. Borsa, O. Zöld: The effect of irradiation on cotton-cellulose 9 th Tihany Symposium on Radiation Chemistry Tata (Hungary), 29 August-3 September, 1998. 8

2 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, I. Sajó: Effect of combined gamma-irradiation and alkali treatment on cottoncellulose 11 th IMRAP Melbourne (Australia), 14-19 March, 1999. 3 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, and I. Sajó: Radiation modification of cotton -cellulose PULS 2000 (The 6 th International Conference on Pulse Investigations in Chemistry, Biology and Physics) Leba (Poland), 9-15 September 2000. A doktori értekezés témájához szorosan nem kapcsolódó szakmai tanulmányút Regional Group Training on Radiation-Induced Degradation of Pollutants in Water Organised by: International Atomic Energy Agency and Ludwig Boltzmann Institute for Radiation Chemistry Vienna (Austria), 3-21 September, 2001. 9

Introduction, background Cellulose is a widely used natural polymer. The amount of cellulose applied, mainly in textile industry is increasing, sometimes in combination with man-made fibers. Although, the importance of cellulose among the natural materials is well recognized, our knowledge about the structure and properties of cellulose is insufficient, experimental results published are sometimes inconsistent. Cellulose used in the textile industry is treated with mechanical and chemical methods. During this activation process chemicals are used in great amount. In order to decrease the amount and concentration of these chemicals, it is important to find more efficient chemicals and new activating methods of cellulose. Cellulose can be activated physically by high-energy irradiation. During this process macroradicals are formed due to the chain and ring cleavage, and active sites are formed in the crystal region of cellulose. The concentration of free carbonyl-groups increases due to the reaction between the macroradicals and the oxygen. Research on the application of high-energy irradiation in cellulose technologies has mostly been carried out on radiation induced grafting of monomers to the cellulose. High-energy induced degradation has received much less attention. The aim of the work was to study the effect of gamma-radiation and accelerated electrons on the cellulose, to determine the effect of preirradiation on the efficiency of the alkali treatment (mercerization), to increase the efficiency of mercerization by using a new solution (TMAH, tetramethyl-ammonium-hydroxide). The experiments were made with the same cellulose material, under the same conditions, using up-to-date technical possibilities. These experiments were completed and compared 10

with some measurements made in another laboratories, with another cellulose materials. Experimental Cotton-cellulose was preirradiated by 60 Co gamma-rays or accelerated electrons at room temperature and treated with NaOH or TMAH solution. The change in the properties of cellulose was followed by the determination of degree of polymerisation, loss of mass measurement, UV-VIS spectroscopy, electron- and stereomicroscopy. The free carbonyl- and carboxyl-group content was determined by FTIR spectroscopy. The change in the crystalline structure caused by alkali treatment was followed by X-ray diffraction. New scientific achievements 1. The degradation of cellulose can be detected already at low irradiation dose. The publications dealing with the radiation dose necessary to the onset of the degradation are inconsistent. According to our measurements the degradation of cellulose started at low dose: a decrease in the degree of polymerisation as measured by viscosymetry can be detected already at a dose of 1 kgy. 2. The presence of oxygen has no significant effect on the degradation of cellulose. Significant differences were not found in the degree of polymerisation (DP) of samples irradiated in air or in nitrogen atmosphere, in agreement with the majority of the published data, but some authors claimed the opposite. 3. The degradation was higher when the cellulose was irradiated in liquid phase with the same dose as applied during irradiation in 11

air. In the publications several authors found greater degradation in solidphase irradiation, while others found greater degradation when cellulose was irradiated in liquid-phase. Our experiments show, that the decrease in DP was two times higher when the samples were irradiated in aqueous CUEN solution due to the effect of the intermediates of water radiolysis. 4. As a result of degradation the number of carbonyl-groups increased significantly, while there was only a slight increase in the intensity assigned to the absorbance of carboxyl-groups detected by FTIR. The carbonyl-groups are formed during the degradation, due to chain and ring cleavages. 5. During alkali treatment transformation from carbonyl-groups to carboxyl-groups were observed. The carbonyl-group content of the cellulose treated with alkali solution decreased and the carboxyl-group content increased significantly with increasing either the radiation dose or the concentration of the alkali solution. The increase of the carboxyl-group content has not been published before. 6. The intensity related to the carbonyl-group content detected by FTIR was higher in the case of irradiation by gamma-rays, than in the case of electron beam irradiation. During gamma-irradiation the dose rate is smaller, the reaction time is longer, therefore more carbonyl-group could be formed during the treatment, due to the increased time available for reaction with oxygen. A similar chemical effect of the different kinds of radiation was published, but the details of the reactions have not been published yet. 7. During the radiation treatment cellulose loses weight. The loss of mass increased with increasing the radiation dose. Data has been published on gas-phase molecules formed during the radiation treatment, but no publication was found dealing with connection between the gas-phase products and the loss of mass. 12

8. The combination of irradiation and 3.75 mol dm -3 alkali treatment had a stronger effect on the loss of mass, compared to that caused by irradiation only. The loss of mass is twenty times greater when cellulose was treated for 5 minutes with alkali solution following the irradiation, than the loss of mass after irradiation without alkali treatment. 9. The concentration of dissolved molecules increased with increasing either the radiation dose or the concentration of the alkali solution. The solutions were analysed by UV-VIS spectroscopy at the wavelength of the n-π * transition of aldehyde and keto-groups. The isolation of the dissolved molecules is in progress. Dose and concentration dependence of the rest alkali-solutions has not been published before. 10. TMAH-solution was found to be more effective swelling agent than NaOH-solution. The loss of mass was higher in those cases when TMAH-solution was used, instead of NaOH-solution because the cellulose-fragments dissolved more efficiently from the more swollen cellulose. 11. There was no change in the crystal structure of cellulose due to irradiation below 300 kgy dose, without alkali treatment. The irradiation with higher dose (~ 1000 kgy) induced a decrease in crystallinity and an increase of amorphous region, corresponding to the literature data. The cellulose I cellulose II transition was not detected. 12. When alkali treatment was applied the cellulose I cellulose II transformation was higher in the case of preirradiated cellulose, compared to the unirradiated samples. The cellulose II content increased with increasing either the radiation dose or the concentration of alkali solution. The literature data published on alkali concentration necessary for cellulose I cellulose II transformation and the effect of the irradiation on crystal structure alterations are inconsistent. 13

13. The change in the crystal structure was higher, when the cellulose was treated with TMAH-solution than treated with NaOH-solution. Similar ratio of cellulose II was detected after treatment with 3,75 mol dm -3 TMAH than with 5 mol dm -3 NaOH. The effect of TMAH-solution on the transition to cellulose II has been not published yet. 14. At shorter treatment times the effect of two mercerizing solutions was similar. After 15 minutes TMAH-solution was more efficient. The slower diffusion rate due to the greater cation size should be the reason of time delay in the swelling effect of TMAH. The effect of two mercerizing solutions has been not compared before. Publication and presentations related to the thesis Publications: 1 E. Takács, L. Wojnárovits, J. Borsa, Cs. Földváry, P. Hargittai, O. Zöld: Effect of J-irradiation on cotton-cellulose. Radiat. Phys. Chem. 1999, 55, p. 663-666. 2 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, I. Sajó: Effect of combined J-irradiation and alkali treatment on cottoncellulose. Radiat. Phys. Chem. 2000. 57, p. 399-403. 3 E. Takács, Cs. Földváry, L. Wojnárovits, J. Borsa, I. Sajó: Radiation activation of cotton-cellulose prior to alkali treatment. Res. Chem. Intermed., 2001. 27, p. 837-845 4 Földváry Cs., Takács E., Wojnárovits L., Hargittai P., Borsa J., Sajó I.: A J-sugárzás és a lúgos kezelés kombinációjának hatása pamutcellulózra. Magy. Kém. Foly., 2002. 9, p. 409-412 14

5 Cs. M. Földváry, E. Takács, L. Wojnárovits: Effect of high-energy radiation and alkali treatment on the properties of cellulose. Radiat. Phys. Chem., 2003, 67, 505-508 Presentations: 1 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: Cellulóz degradációja nagyenergiájú sugárzás hatására.ppldl(o DGyL1DSRN Szeged, 1999. november 1-3. 2 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: 1DJ\HQHUJLiM~VXJiU]iVKDWiViUDDFHOOXOy]EDQYpJEHPHQ vizsgálata MTA KK Doki 3. Doktori Kémiai Iskola Mátraháza, 2000. április 10-12. YiOWR]iVRN 3 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: Sugárzásos és kémiai kezeopvkdwiviuddfhooxoy]edqypjehphq változások V]L5DGLRNpPLDL1DSRN Hévíz, 2000. október 18-20. 4 Takács Erzsébet, Földváry Csilla Magdolna, Wojnárovits László: Nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására a cellulózban YpJEHPHQ YiOWR]iVRN Kémiai (O DGyL1DSRN Szeged, 2000. november 20-22. 5 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: Nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására a cellulózban YpJEHPHQ YiOWR]iVRN MTA KK Doki 4. Doktori Kémiai Iskola Mátraháza, 2001. május 20-22. 6 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: A cellulóz duzzadása és tömegváltozása nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására V]L5DGLRNpPLDL1DSRN Mátraháza, 2001. október 17-19. 15

7 Földváry Csilla Magdolna, Takács Erzsébet, Wojnárovits László: A cellulóz degradációja és tömegváltozása nagyenergiájú sugárzás és lúgos kezelés hatására MTA KK Tudományos Napok Budapest, 2002. május 27-28. 8 Csilla M. Földváry, Erzsébet Takács, László Wojnárovits, István Sajó: Effect of high-energy radiation and alkali treatment on the properties of cotton-cellulose The 10 th Tihany Symposium on Radiation Chemistry Sopron (Hungary), 31 August-5 September, 2002. Posters: 1 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, J. Borsa, O. Zöld: The effect of irradiation on cotton-cellulose 9 th Tihany Symposium on Radiation Chemistry Tata (Hungary), 29 August-3 September, 1998. 2 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, I. Sajó: Effect of combined gamma-irradiation and alkali treatment on cottoncellulose 11 th IMRAP Melbourne (Australia), 14-19 March, 1999. 3 E. Takács, L. Wojnárovits, Cs. Földváry, P. Hargittai, J. Borsa, and I. Sajó: Radiation modification of cotton -cellulose PULS 2000 (The 6 th International Conference on Pulse Investigations in Chemistry, Biology and Physics) Leba (Poland), 9-15 September 2000. Training: Regional Group Training on Radiation-Induced Degradation of Pollutants in Water Organised by: International Atomic Energy Agency and Ludwig Boltzmann Institute for Radiation Chemistry Vienna (Austria), 3-21 September, 2001. 16