عنوان پایان‌نامه
تاثیر ترکیبات شیمیایی خمیر کاغذ وپیش تیمارهای مکانیکی بر روی میزان مصرف انرژی تولید و ویژگی های نانو فیبر های سلولژی (CNF) حاصله از کاه گندم.
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - علوم و صنایع چوب و کاغذ
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6515;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70196
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد احمدی
- استاد راهنما
- سحاب حجازی
- چکیده
- چکیده چوب مهمترین منبع تولید فراورده های سلولزی میباشند که به دلیل کمبود این منابع ، افزایش هزینه های تولید و استفاده از این منابع در تولیدات محصولات با ارزش افزوده بالا، بکارگیری ضایعات کشاورزی از قبیل کاه گندم جهت تولید کاغذ و فراورده های جانبی خمیر کاغذ ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق دو روش خمیرکاغذ سازی سودا و مونواتانول آمین با استفاده از پیش تیمارهای مکانیکی توسط دستگاه های ریفاینر نیمه صنعتی در 4 سطح مصرف انرژی : (KWh/t 130، 170، 250 و 500) و یوکرومیل در 5 سطح : (10، 20، 30، 50 و 90 دقیقه) برای تولید نانوفیبرهای سلولزی بکار گرفته شد. سپس به منظور تعیین سطح بهینه ی مصرف انرژی میکروفلویدایزر، خمیر کاغذها 6 مرحله از میکروفلویدایزر عبور داده شدند و ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری نانوفیبرهای سلولزی پس از هر مرحله عبور مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد افزایش مصرف انرژی در مرحله پیش تیمار مکانیکی و میکروفلویدایزر تا حدی باعث افزایش ویژگی های مکانیکی می گردد و پس از آن ادامه افزایش مصرف انرژی تاثیری بر بهبود این ویژگی ها نخواهد داشت. از سوی دیگر افزایش مصرف انرژی در میکروفلویدایزر باعث بهبود ویژگی های فیزیکی و نوری نانوفیبرهای سلولزی می گردد. میزان بهینه مصرف انرژی در ریفاینر و میکروفلویدایزر برای رسیدن به حداکثر مقدار شاخص کشش و طول پارگی نانوفیبرهای سلولزی حاصل از خمیر کاغذ MEA، همانند نانوفیبرهای سلولزی سودا بود. نتایج پیش تیمار مکانیکی یوکرومیل نشان دادند نانوفیبرهای سلولزی حاصل از 30 دقیقه کوبش که تا 6 مرحله از میکروفلویدایزر عبور کردند، بهترین ویژگی ها را داشتند. اثر وجود همی سلولز بر مصرف انرژی تولید نانوفیبرهای سلولزی و ویژگی های CNF حاصله نیز از طریق تیمار پسا استخراج قلیایی بر خمیرهای سودا و MEA مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در مورد نانوفیبرهای سلولزی حاصل از هر دو نوع خمیر کاغذ سودا و MEA پسا استخراج شده، بیشترین میزان شاخص کشش و طول پارگی، مربوط به تیمار با با مصرف انرژی kwh/t 500 در ریفاینر و kwh/t 558 در میکروفلویدایزر می باشد. این می تواند بیانگر اثر مثبت همی سلولز بر کاهش مصرف انرژی تولید نانوفیبرهای سلولزی و بهبود ویژگی ها ی کاربردی CNF حاصل می باشد. هم چنین به منظور مطالعه ی اثر لیگنین بر تولید نانو فیبرهای سلولزی و و
- Abstract
- Abstract Wood is the most important resource employed for producing cellulosic products that due to its shortage along with higher production costs upon using this resource and producing value added products, it seems necessary to utilize the agricultural wastes (such as wheat straw) as raw material for pulp and paper industry. Two different methods of pulping were employed (Soda & Mono Ethanol Amine). Mechanical pretreatments were applied via pilot refiner and Yokro Mill. Refiner pretreatments applied in 4 different level of energy consumption (130, 170, 250 and 500 KWh/t) and Yokro Mill pretreatment applied in 5 different times (10,20, 30, 50 and 90 min). Then, pulps were passed 6 times through microfluidizer in order to determination of optimized level of energy consumption and physical, mechanical and optical properties of cellulose nanofibers (CNF) were evaluated for each separated step of passing. The results showed that increasing the energy consumption up to some extent during mechanical pretreatments and microfluidizer leads to improvement of mechanical properties and further energy consumption has negative effect on this properties. On the other hand, further increasing energy consumption led to improving the physical and optical properties of CNF. The optimized level of energy consumption in refiner and microfluidizer for obtaining maximum values of tensile index and elongation at break of CNF were almost the same for CNFs produced via MEA and Soda. The results of yokro mill pretreatment showed that the CNFs obtained after 30 min beating and 6 times passing through microfluidizer had the best properties. The effect of hemicellulose presence on energy consumption of cellulose nano fibers production and properties of obtained CNF was estimated by post alkaline extraction of Soda and MEA pulps. The results also showed that the best values of tensile index and elongation at break of CNF produced by both kinds of pulping (Soda and MEA) were belonging to treatment with 500 KWh/t energy consumptions in refiner and 558 KWh/t energy consumptions in microfluidizer. This probably indicates the positive effect of hemicellulose on decreasing the energy consumption of CNF production and improving the practical properties of CNF. Soda pulp was also bleached via ODP sequence for investigation the effect of lignin on production of CNF and its properties. The results show that lignin removing had adverse effect on properties of CNF and led to increasing the energy consumption of production as well. The maximum values of tensile index and breaking length of CNF were belong to unbleached Soda pulp with 170 KWh/t energy consumption in refiner and 258 KWh/t energy consumption in microfluidizer and the best burst index and transparency were obtained from treatment with 170 KWh/t energy consumption in refiner and 558 KWh/t energy consumption in microfluidizer. In addition, the removal of lignin caused to increasing the value of water vapor penetration into bleached CNF. Keywords: Wheat straw, Mono Ethanol Amine and Soda, CNF, Refiner and Yokro mill, Mechanical pre-treatment's, Microfluidizer, Energy consumption.
