عنوان پایان‌نامه
تولید خمیر کاغذ با استفاده از حلالهای آلی مونواتانول آمین و اتیلن گلیکول از ساقه کنف و رنگبری خمیر کاغذهای حاصله با توالیECF
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی -صنایع خمیر وکاغذ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 5704;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60840
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- مسعود قهرمانی حبشی
- استاد راهنما
- سحاب حجازی
- چکیده
- با توجه به کمبود منابع چوبی در کشور ایران و در دسترس بودن منابع لیگنوسلولزی غیرچوبی به‌عنوان یک منبع جایگزین مناسب می‌توان از این مواد برای تولید کالای استراتژیک کاغذ استفاده نمود. بر این اساس در این تحقیق از کل ساقهُ کنف به‌عنوان ماده اولیه استفاده شده است. از مادهُ مونواتانولآمین و مونواتیلن گلیکول به‌عنوان مادهُ شیمیایی استفاده گردید. مونواتانولآمین و مونواتیلن گلیکول به‌صورت خالص، در نسبت‌های مختلف به همراه آب و آنتراکینون مورد استفاده قرار گرفت. در مورد پخت‌های مونواتانولآمین عوامل متغیر شامل نسبت مونو اتانول آمینبه آب در 5 سطح (100-75-50-5/37-25 درصد)، آنتراکینون در دو سطح (0 و 1/0%)،زمان 4 سطح (90-75-45-30 دقیقه) و عوامل ثابت پخت شامل درجهُ حرارت (C °160) و نسبتL/S (1/4) و در مورد پخت‌های مونواتیلن‌گلیگول عواملمتغیرشاملنسبتمونواتیلن‌گلیگولبهآبدر3سطح(90-70-50 %) واسید سولفوریک در 4 سطح (0-5/0-75/0-1 %)و مدت زمان (120-150 دقیقه)و عوامل ثابت پخت شامل درجهُ حرارت (C °170) و نسبتL/S (1/6) انتخاب شدند.از فرآیند سودا به عنوان پختمرجع استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده خمیر کاغذ تولید شده از ساقه‌کنف با استفاده از75 % مونو اتانول آمین و 25 % آب، 59/58% بازده به عنوان پخت بهینه انتخاب شد.آنتراکینون به‌عنوان کاتالیزور، تاثیر معنی‌داری در کاهش عددکاپا ،میزان وازده و افزایش میزان بازده داشت. همچنین برای خمیرکاغذ تولیدشده با استفاده از70 % مونواتیلن گلیکول و 30 % آب،با 38 % بازده به‌عنوان پخت بهینه انتخاب شد.کمترین عدد کاپا 57/16 در این تحقیق با استفاده از پوست کنف با پخت مونواتانولآمین به‌دست آمد که برای رنگبری نیز مناسب ارزیابی شد. آزمون‌های مقاومت به کشش، پارگی و ترکیدن بر روی خمیرکاغذهای منتخب (مونو اتانول آمین 75%، بازده1/59 و عددکاپا 22/ 19ساقهُ‌کنف، بازده 63 و عددکاپای 7/28 مغزکنف، بازده 55/63 و عددکاپا 57/16پوست کنف و مونواتیلن‌گلیکول 70%، بازده 1/38 و عددکاپا 3/55 پوست‌کنف، بازده 8/37 و عددکاپا 45 پوستِ‌کنف) پس از ساخت کاغذ دست‌ساز صورت گرفت و بر اساس نتایج به‌دست آمده شاخصمقاومت به کشش، پارگی و ترکیدن در خمیر کاغذ تولید شده به‌ترتیب Nm/g48/127،mNm2/g57/6وKPam2/g04/8 برای پوست کنف با پخت مواتانول‌آمین و Nm/g43/79 ،mNm2/g62/3 وKPam2/g04/3 برای مغز کنف با پخت مواتانول‌آمین و Nm/g44/119،mNm2/g92/3 وKPam2/g68/5 برای ساقه کنف با پخت مواتانول‌آمین و Nm/g87/56 ،mNm2/g64/2وKPam2/g86/1 برای پوست کنف با پخت مونواتیلن‌گلیکول وNm/g5/65 ،mNm2/g83/1 وKPam2/g15/2 برای ساقه کنف با پخت مونواتیلن‌گلیکولمشاهده گردیده است. خمیر کاغذ منتخب بر اساس میزان بازده و عدد کاپا تحت توالی DEPDدر فاکتور کاپای 3/0 تحت رنگبری قرار گرفت و بر این اساس درجه روشنی درکاغذ حاصل از خمیر کاغذ پوست و ساقه کنف رنگبری شده مونواتانول آمین به ترتیب78 و73ISOمشاهده شد.همچنین درجهُ روشنی و برای خمیر کاغذ رنگبری شده سودا (خمیر کاغذ مرجع ) بترتیب 75 ISO مشاهده شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که فرآیند مونواتانول آمین به همراه با آب می تواند به صورت موفقیت آمیزی بر روی کنف به مرحلهُ عمل درآید. موفقیت فرآیند مونواتانول آمین به ویژه در مورد کنف به دلیل داشتن خصوصیات ویژه از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است، زیرا مونواتانول آمین با استفاده از تقطیر بازیابی شده و مشکلات مربوط به مواد شیمیایی در کارخانجات بر پایه مونواتانول آمین به حداقل می‌رسد.به‌طورکلی نتایج این تحقیق بیانگر ویژگی‌های قابل رقابت خمیرکاغذ از فرآیند مونواتانول آمین در مقایسه با فرآیندهای سنتی قلیایی بوده و رهگشای تحقیقات و مطالعات نوین در راستای بکارگیری مونواتانول آمین بر روی منابع لیگنوسلولزی غیرچوبی می‌باشد و افق جدیدی را بر روی تولید خمیرکاغذ از کنف در جهان باز خواهد کرد.
- Abstract
- Because of the shortage of wood resources in Iran, availability of good supply of nonwood lignocellulosic, the utilization of such raw materials can be an alternative raw material. In this research, the monoethanolamine (MEA) and monoethylen glycol (MEG) pulping of kenaf was studied. MEA and MEG process is environmentally friendly pulping method .It provides comparative and even better properties than traditional soda and alkaline sulphite pulps. The intention of the work was to reduce of the MEA and MEG consumption. Therefore, MEA concentration 100, 75, 50, 37.5 and 25 was selected. The cooking time varied in 4 levels (30, 45, 75, 90 min) and anthraquinone was applied in two levels (0 and 0.1%) and constant condition was160 C temperature and liquor to wood 4/1. MEG concentration (90, 70, and 50 %), and acid sulphoric in 4 level (0, 0.5, 0.75, 1 %) and 2 levels of cooking time (120, 150 min)was selected. The results showed that using 75% MEA produced the highest yield (58.59%).Effect of anthraquinone as a catalyser in kappa number and reject reduction and increasing yield was significant. And MEG pulping with 70% MEG produced highest yield (38%). The lowest kappa number (16.57) in this study was for kenaf bark pulp. Tensile strength, tear and burst strength on selected paper pulp (75% MEA, yield 59.1% and kappa number 19.22 for whole stalk kenaf; 63% yield and 28.7 kappa number for kenaf core pulp; 63.55% yield, 16.57 kappa number for kenaf bark pulp; 70% MEG, 38.1% yield and 55.3 kappa number for kenaf whole stalk pulp; 37.8% yield and 45 kappa number for kenaf bark pulp) after produce handsheet were obtained and according to this result tensile index, tear index and burst index were 127.48 Nm/g, 6.57 mNm2/g, 8.04 KPam2/g respectively for kenaf bark pulp with MEA pulping and 79.43 Nm/g, 3.62 mNm2/g, 3.04 KPam2/g respectively for kenaf core pulp with MEA pulping and 119.44Nm/g, 3.92 mNm2/g, 5.68 KPam2/g respectively for kenaf whole stalk pulp with MEA pulping and 56.87 Nm/g,2/64mNm2/g, 1.86 Kpam2/g respectively for kenaf bark pulp with MEG pulping and 65.5 Nm/g, 1.83 mNm2/g, 2.15 KPam2/g respectively for kenaf whole stalk kenaf with MEG pulping. Selected pulps was chosen due to their total yield, kappa number and reject ratio and was bleached with DEPD sequence with kappa factor 0.3. The brightness degree for kenaf bark and whole stalk pulp were 78 and 73 ISO respectively were observed.Andthe brightness degree of Soda pulp 75 ISO was obtained. Theoretically, organic solvents alone or in mixture with water can overcome recovery problems associated with conventional annual plant pulping. In particular, alcohols or organic acids with low boiling points can be easily recovered and recycled by distillation. Dissolved organic material can either be burnt for energy generation or used for different purposes, such as production of alcohol or yeast or as chemical feedstock. But so far, no commercial pulp line works with organic solvents.
