تأثیر تغییرات فاکتور کاپا در رنگ‌بری با دی‌اکسید کلر بر میزان انحلال خمیرکاغذ حاصل از الیاف بازیافتی کارتن کنگره‌ای کهنه در حلال سدیم هیدروکسید/اوره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری صنایع خمیر و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

2 دانشیار، گروه صنایع چوب و فراورده‌های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

3 استادیار گروه صنایع چوب و فرآورده‌های سلولزی، دانشکده فناوری‌های نوین و مهندسی هوا و فضای دانشگاه شهید بهشتی، ایران

چکیده

بازسازی سلولز به­روش انحلال مستقیم در حلال، اساساً شامل پیش­تیمار سلولز با یک حلال است که زنجیرهای سلولز را واکشیده می­کند و منجر به سست­سازی مولکول‌های سلولز می­شود. محلول‌های آبی بر پایه سدیم هیدروکسید (NaOH) یک حلال سلولزی ارزان، غیر فرار، غیر سمی و دوستدار محیط‌زیست با قدرت انحلال سریع در دمای پایین است. سازوکار انحلال سلولز در این حلال هنوز کاملاً مشخص نیست، زیرا پارامترهایی مانند دما، تبلور و درجه پلیمریزاسیون سلولز وجود دارد که بر حلالیت سلولز در سیستم NaOH / اوره تأثیر می‌گذارد. ازاین‌رو، این پژوهش به بررسی تأثیر تغییرات فاکتور کاپا در رنگ‌بری با دی‌اکسید کلر بر انحلال خمیرکاغذ حاصل از الیاف بازیافتی کارتن کنگره­ای کهنه (OCC)، مطالعه ترکیبات شیمیایی (لیگنین و همی­سلولز) و درجه بسپارش سلولز پرداخت. نتایج نشان داد با کاهش هرچه بیشتر لیگنین میزان انحلال کاهش می­یابد و این کاهش انحلال در میزان لیگنین زیر 3 درصد شدیدتر است (کاهش از 44% به حدود 37% انحلال). بنابراین به نظر می­رسد که طی فرایند رنگ‌بری و حذف قسمتی از لیگنین و همی­سلولز، بخشی از سلولز با درجه بسپارش کم نیز خارج می­شود و میانگین بسپارش سلولز باقی‌مانده افزایش می­یابد که در برابر پدیده انحلال خمیرکاغذ مقاومت بیشتری دارد. با افزایش فاکتور کاپا (به 2/0 و 3/0)، در مقادیر درصد انحلال و همی­سلولز تغییر چندانی مشاهده نشد. به‌طورکلی به نظر می­رسد لیگنین و درجه بسپارش تنها عوامل مؤثر بر میزان انحلال خمیرکاغذ OCC و سلولز نیستند و میزان همی­سلولز نیز می­تواند تأثیرگذار باشد.

کلیدواژه‌ها


-Appaw C., 2004. Rheology and microstructure of cellulose acetate in mixed solvent system, north carolina state university in partial fulfillment of the requirement for degree of doctor of philosophy.14-16 p
-Budtova, T. and Navard, P., 2016. Cellulose in NaOH–water based solvents: a review. Cellulose, 23(1), 5-55.
-Faezipour, M., Khalafi, A., Mirshokraie, S.A., Lohrasebi, A. and Pirjani, A., 2006. A Study of the Possibility of Aquasol Process to Deink ONP and MOW. Iranian J. Natural Res., 59(2): 457-470.
-Ghahramani, N., ramezani, O., kermanian, H., vatankhah, E. and kousha, M., 2018. Acidic prehydrolysis role in dissolving pulp production from OCC. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9(3), 441-457.
-Hämmerle, FM., 2011. The cellulose gap (the future of cellulose fibres). Lenzinger Ber 2011; 89: 12–21.
-Hildebrandt, N.C., Piltonen, P., Valkama, J.P. and Illikainen, M., 2017. Self-reinforcing composites from commercial chemical pulps via partial dissolution with NaOH/urea. Industrial Crops and Products, 109, 79-84.
-Hubbe, M., Venditti, R. and Rojas, O., 2007. What happens to cellulosic fiber during papermaking andrecycling? BioResources, 2(4):739-788
-Hummel, M., Michud, A., Tanttu, M., Asaadi, S., Ma, Y., Hauru, L. K. and Sixta, H., 2015. Ionic liquids for the production of man-made cellulosic fibers: Opportunities and challenges. In Cellulose chemistry and properties: Fibers, nanocelluloses and advanced materials (pp. 133-168). Springer, Cham.
-Jiang Z., Fang Y., Xiang J., Ma Y., Lu A., Kang H., Huang Y., Guo H., Liu R. and Zhang L., 2014. Intermolecular Interactions and 3D Structure in Cellulose–NaOH–Urea Aqueous System. The Journal of Physical Chemistry B, 118(34), 10250-10257.
-Korhonen, O., Sawada, D. and Budtova, T., 2019. All-cellulose composites via short-fiber dispersion approach using NaOH–water solvent. Cellulose, 26(8), 4881-4893.
-Min, B.C., Bhayani, B.V., Jampana, V.S. and Ramarao, B.V., 2015. Enhancement of the enzymatic hydrolysis of fines from recycled paper mill waste rejects. Bioresources and Bioprocessing, 2(1), 40.
-Resalati, H., Kajforush, S., Ghasemian, A. and Saraeyan, A., 2012. The effect of chlorine dioxide charges in chlorine dioxide-alkaline extraction-chlorine dioxide (DED) sequence on optical properties of kraft pulp of Eucalyptus camaldulensis. Journal of Environmental Science and Engineering. A, 1(2A).
-Sayyed, A.J., Mohite, L.V., Deshmukh, N.A. and Pinjari, D.V., 2019. Structural characterization of cellulose pulp in aqueous NMMO solution under the process conditions of lyocell slurry. Carbohydrate polymers, 206, 220-228.
-Sescousse, R. and Budtova, T., 2009. Influence of processing parameters on regeneration kinetics and morphology of porous cellulose from cellulose–NaOH–water solutions. Cellulose, 16(3), 417-426.
-Sixta H., 2006. Handbook of pulp. Weinheim: Wiley- VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 1022–67.
-Shi, Z., Yang, Q., Cai, J., Kuga, S. and Matsumoto, Y., 2014. Effects of lignin and hemicellulose contents on dissolution of wood pulp in aqueous NaOH/urea solution. Cellulose, 21(3), 1205-1215.
-Wei, Q.Y., Lin, H., Yang, B., Li, L., Zhang, L.Q., Huang, H.D. and Li, Z.M., 2020. Structure and Properties of All-Cellulose Composites Prepared by Controlling the Dissolution Temperature of NaOH/Urea Solvent. Industrial & Engineering Chemistry Research.
-Xiong, B., Zhao, P., Hu, K., Zhang, L. and Cheng, G., 2014. Dissolution of cellulose in aqueous NaOH/urea solution: role of urea. Cellulose, 21(3), 1183-1192.
-Yang, Y., Zhang, Y., Dawelbeit, A., Deng, Y., Lang, Y. and Yu, M., 2017. Structure and properties of regenerated cellulose fibers from aqueous NaOH/thiourea/urea solution. Cellulose, 24(10), 4123-4137.
-Zhang, L., Ruan, D. and Gao, S., 2002. Dissolution and regeneration of cellulose in NaOH/thiourea aqueous solution. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 40(14), 1521-1529.
-Zhu, R., Liu, X., Song, P., Wang, M., Xu, F., Jiang, Y. and Zhang, X., 2018. An approach for reinforcement of paper with high strength and barrier properties via coating regenerated cellulose. Carbohydrate polymers, 200, 100-105.