Document Type : Research Paper

Authors

• Arman Sadafi Ardejani ¹
• Esmaeil Rasooly Garmaroody ²
• Pyam ghorbannezhad sorkhkolaei ³

¹ Dept Of Bio-refinery, Shahid Beheshti University

² Deputy of Zirab science & research campus shahid beheshti university

³ Dept. of Bio-refinery, Shahid Beheshti university

Abstract

سابقه و هدف: الیاف سلولزی به دلیـل داشـتن گروههای اسیدی که در هنگام پخت شـیمیایی و رنگبـری خمیر ایجاد شده است، تا حدودی خاصـیت آنیـونی دارد. این گروههای اسیدی ممکن است گروههای کربوکسیلیک (COOH) باشد که در مقایسه با گروههای هیدروکسیل موجود بر کربوهیدراتهای مواد لیگنوسلولزی از فعالیت و واکنش پذیری بیشتری برخوردار می باشند. چنانچه اگر بتوان تعداد این گروهها را بر روی سطح الیاف افزایش داد می توان در جهت بهبود مقاومت کاغذهای نهایی اقدام نمود. این تحقیق به منظور اصلاح ویژگیهای خمیرکاغذ کرافت چوکا با استفاده از روش اکسیداسیون اسیدی با کمک ماده شیمیایی پروکسید هیدروژن انجام شد.
مواد و روشها: در این تحقیق از خمیرکاغذ کرافت، که از کارخانه چوکا تهیه شده بود، بعنوان ماده اولیه استفاده شد. در این راستا، ابتدا خمیرهای کرافت با استفاده از پروکسید هیدروژن به نسبت‌های 1، 3، 5 و 10 درصد در دمای 85 درجه ستنتیگراد، زمان 90 دقیقه، pH=4 و درصد خشکی 5/2 درصد مورد تیمار اکسیداسیون اسیدی قرار گرفتند. در پایان این مرحله، خمیرها با آب مقطر به طور کامل شستشو داده شده و برای مراحل بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. سپس ویژگی‌های ساختاری الیاف نظیر عدد کاپا، WRV، گروههای کربوکسیل، ویسکوزیته و آنالیز FT-IR مورد ارزیابی قرار گرفته و با نمونه شاهد کرافت کارخانه مقایسه شدند. جهت تجزیه و تحلیل آماری این پژوهش از نرم افزار SPSS استفاده شد و داده‌ها بصورت طرح کاملاً تصادفی با استفاده از تکنیک تجزیه واریانس مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفتند. مقایسه بین نمونه‌ها و تیمارهای مختلف بر اساس گروه بندی میانگین‌ها و به روش آزمون دانکن در سطح اطمینان 5/99 درصد صورت پذیرفت.
نتایج: نتایج نشان داد که خمیرکاغذهای اکسید شده تا مصرف 3% پروکسید دارای کمترین کاپا، گروههای کربوکسیل و ویسکوزیته و بیشترین WRV بوده‌اند. افزایش مصرف پروکسید در غلظت بیشتر از 3% باعث افزایش عدد کاپا، گروههای کربوکسیل و ویسکوزیته گردیده است و در عوض با افت WRV مواجه گردیده اند. این تغییرات توسط ارزیابیهای FT-IR نیز تائید گردید. علت کاهش عدد کاپا تا غلظت 3% بدلیل خروج لیگنین از دیواره الیاف و دلیل افزایش آن در غلظتهای بیشتر از 3% پروکسید، احتمالا به ایجاد گروههای هگزورونیک اسیدی حین عملیات اکسیداسیون بر می گردد که معمولا اندازه گیری کاپا را با خطا مواجه می نمایند. بعلاوه خروج لیگنین باعث بهبود ویژگی WRV الیاف و بیشتر از آن باعث کاهش این ویژگی شده است. محتوای گروهای کربوکسیل برای هر دو شرایط قلیایی و اسیدی، کم و بیش بدون تغییر بنظر می رسند که این موضوع در کربن شماره 6 بیشتر آلدئیدها به گروههای کربوکسیل تبدیل شده ودر کربنهای 2 و 3 اکسیداسیون غالبا باعث تشکیل کتون ها می شود. از طرف دیگر به نظر می رسد که با افزایش گروههای کربوکسیل در تیمارهای بالای 3% منجر به افزایش وزن ملکولی سلولز شده که این امر باعث افزایش ویسکوزیته گردیده است.
نتیجه گیری: ارزیابی نتایج نشان داد که اکسیداسیون پروکسید هیدروژن اسیدی باعث اصلاح و بهبود ویژگیهای خمیرکاغذ کرافت گردیده که اثرات آن بر روی ویژگیهای کاغذهای نهایی مثبت پیش بینی می شود. در این ارتباط، تیمارهای 1 و 3 درصد اکسیداسیون اسیدی با پروکسید هیدروژن برای تولید کاغذ مناسبتر به نظر می رسد.

Keywords

• kraft pulp
• OCC
• hydrogen peroxide
• acid oxidation

Main Subjects

• Pulp and paper