کارایی روش سطح پاسخ برای تعیین عوامل مؤثر بر فرآیند تولید کربوکسی متیل سلولز از صنوبر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 دانشجوی دکتری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سلولز فراوان‌ترین پلیمر زیستی و همچنین دارای پتانسیل و کاربردهای فراوانی است، لذا برای انحلال‌پذیر کردن آن در بسیاری از حلال‌های تجاری نیاز است با انواع روش‌های مشتق‌سازی، ساختار سلولز اصلاح شود. مشتقات سلولزی سهم رو‌به‌رشدی در بازار فرآورده‌های سلولزی به خود اختصاص داده است و در صنایع متنوعی نظیر بهداشتی، دارویی، غذایی و صنعتی کاربرد دارد. کربوکسی‌متیل‌سلولز یکی از مهم‌ترین مشتقات اتری تجاری سلولز است. هدف از این پژوهش بررسی تبدیل آلفا- سلولز حاصل از گونه صنوبر دلتوئیدس به محصول سودمند و با ارزش افزوده‌ی بیشتر با نام کربوکسی‌متیل‌سلولز می‌باشد. برای بهینه‌سازی و بررسی اثر متقابل متغیرهای مختلف فرآیند از روش پاسخ سطح بر مبنای طراحی مرکب مرکزی استفاده شد. جهت مد‌ل‌سازی فرآیند، پارامترهای عملیاتی مهم از قبیل غلظت سود، نسبت منوکلرواستیک اسید به سلولز، دما و زمان اتر‌سازی به‌عنوان متغیرهای مستقل و درجه استخلاف نمونه‌ها به‌عنوان پاسخ‌ مطلوب مربوطه در نظر گرفته شدند. آنالیز واریانس و آنالیز سطح پاسخ برای ایجاد تابع بین متغیرها و پاسخ‌ها به‌کار گرفته شد و شرایط بهینه تبدیل، تعیین گردید. نتایج نشان داد که بهترین مقدار ارائه‌ شده در شرایط بهینه‌ی پیشنهادی نرم افزار برای درجه استخلاف، غلظت سود 31 درصد، نسبت منوکلرواستیک اسید به سلولز 09/1، دمای اترسازی 60 درجه سانتی‌گراد و زمان اتر‌سازی 157 دقیقه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Almlöf, H., Schenzel, K. and Germgård, U., 2013. Carboxymethyl cellulose produced at different mercerization conditions and characterized by NIR FT Raman spectroscopy and chemometric methods. BioResources, 8(2): 1918-1932.

-Ciolacu, D., Ciolacu, F. and Popa, V. I. 2011. Amorphous cellulose-structure and characterization.

       Cellulose chemistry and technology, 45(1-2): 13-21.

-Fan, G., Han, Y., Gu, Z. and Chen, D. 2008. Optimizing conditions for anthocyanin extraction from purple sweet potato using response surface methodology (RSM), LWT- Food Science and Technology, 41(1): 155-160.

-Golbaghi, L., Khamforoush, M. and Hatami, T. 2017. Carboxymethyl cellulose production from sugarcane bagasse with steam explosion pulping: Experimental, modeling, and optimization. Carbohydrate polymers, 174: 780-788.

-Ismail, N. M., Bono, A., Valintinus, A. C. R., Nilus, S. and Chng, L. M. 2010. Optimization of reaction conditions for preparing carboxymethyl cellulose. Journal of Applied Sciences, 10(21): 2530-2536.

-Köpcke, V., Ibarra, D., Larsson, P. T. and Ek, M. 2010. Optimization of treatment sequences for the production of dissolving pulp from birch kraft pulp. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 25(1): 31-38.

-Mehdikhani, H., Jalali, T. H., Jafari, P. S. and Mirshokraei, A. 2016.  Carboxymethyl cellulose (CMC) preparation from mixed office wastepaper deinked and bleached bagasse pulps: characterization and comparison. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(3): 321-327.

-Mohanty, A. K., Misra, M. A. and Hinrichsen, G. I. 2000. Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: An overview. Macromolecular materials and Engineering, 276(1): 1-24.

-Moussa, I., Khiari, R., Moussa, A., Belgacem, M. N. and Mhenni, M. F. 2019. Preparation and Characterization of Carboxymethyl Cellulose with a High Degree of Substitution from Agricultural Wastes. Fibers and Polymers, 20(5): 933-943.

-Nikkhah, D. M. and Resalati, H. 2015. The potential of acid pre-hydrolyzed Soda-AQ process to manufacture highly purified α-cellulose. Iranian journal of wood and paper science research, 33(4): 162-172.

-Shui, T., Feng, S., Chen, G., Li, A., Yuan, Z., Shui, H. and Xu, C. 2017. Synthesis of sodium carboxymethyl cellulose using bleached crude cellulose fractionated from cornstalk. Biomass and Bioenergy, 105: 51-58.

-Sixta, H., Iakovlev, M., Testova, L., Roselli, A., Hummel, M., Borrega, M. and Schottenberger, H. 2013. Novel concepts of dissolving pulp production. Cellulose, 20(4): 1547-1561.

-Sharifi, S. H. and Shoja H., 2018. Optimization of process variables by response surface methodology for methylene blue dye removal using Spruce sawdust/MgO nanobiocomposite. Journal of Water and Environmental Nanotechnology, 3(2): 157-172.

-Tasaso, P. 2015. Optimization of reaction conditions for synthesis of carboxymethyl cellulose from oil palm fronds. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 6(2): 101-104.

-Viera, R. G., Rodrigues Filho, G., de Assunção, R. M., Meireles, C. D. S., Vieira, J. G. and de Oliveira, G. S. 2007. Synthesis and characterization of methylcellulose from sugar cane bagasse cellulose. Carbohydrate Polymers, 67(2): 182-189.

-Yaacob, B., Amin, M. C. I. M., Hashim, K. and Bakar, B. A. 2011. Optimization of reaction conditions for carboxymethylated sago starch. Iranian Polymer Journal, 20(3): 195-204.

-Ye, H., Xu, S., Wu, S. and Chen, W. 2018. Optimization of Sodium Carboxymethyl Cellulose Preparation from Bagasse by Response Surface Methodology. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 381(1): 267-274.

-Yi, X. S., Shi, W. X., Yu, S. L., Li, X. H., Sun, N. and He, C. 2011. Factorial design applied to flux decline of anionic polyacrylamide removal from water by modified polyvinylidene fluoride ultrafiltration membranes. Desalination, 274(1-3): 7-12.

-Zohoorian Mehr, M.J. 2006. Cellulose and Cellulose Derivatives, Polymer Society of Iran, 38(2): 21-29.