عنوان پایان‌نامه
تولید خمیر کاغذ باروش دوستدارمحیط زیست مونواتانول آمین هیدروکسید پتاسیم-آنتراکینون MEA KOG AQ از پسماند ساقه کلزا و رنگبری TCF خمیر کاغذ های منتخب
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - علوم و صنایع چوب و کاغذ
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4280;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 47764
- تاریخ دفاع
- ۱۲ بهمن ۱۳۸۹
- دانشجو
- ندا مهنی پورنراب
- استاد راهنما
- سحاب حجازی
- چکیده
- با توجه به کمبود منابع چوبی در کشور ایران و در دسترس بودن منابع لیگنوسلولزی غیرچوبی به عنوان یک منبع جایگزین مناسب می توان از این مواد برای تولید کالای استراتژیک کاغذ استفاده نمود. بر این اساس در این تحقیق از ساقه کلزا به عنوان ماده اولیه استفاده شده است. با استفاده از فرآیندهای نوین حلال¬های آلی که دوستدار محیط زیست نیز می¬باشند، می توان انتظار داشت خمیرکاغذی در مقایسه با خمیرکاغذهای حاصل از فرآیند سودا بدست آورد. با توجه به این مطلب از مونواتانول آمین به عنوان ماده شیمیایی استفاده گردید. در این تحقیق مونواتانول آمین به صورت خالص، در نسبت های مختلف به همراه آب، هیدروکسید پتاسیم و آنتراکینون و به عنوان عامل افزودنی مورد استفاده قرار گرفت. در مورد پخت های مونواتانول آمین عوامل متغیر شامل نسبت MEA به آب در 4 سطح (100-75-50-25 درصد)، هیدروکسید پتاسیم (0 و10%) و آنتراکینون در دو سطح (0 و 1/0%) و دمای ثابت 160 درجه سانتی¬گراد، زمان 150 دقیقه انتخاب شده اند. از فرآیند سودا آنتراکینون به عنوان پخت مرجع با قلیائیت فعال 22% و در شرایط مشابه با فرایند مونو اتانول آمین از نظر، دما، زمان و نسبت L/S استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده عدد کاپا مربوط به خمیر کاغذ¬های مونواتانول آمین 100%، مونواتانول آمین 50%، مونواتانول آمین 50%/ آب/ آنتراکینون و مونواتانول آمین 50%/ آب / هیدروکسید پتاسیم به ترتیب، 41، 5/45، 35 و 5/36 گزارش شد. بیشترین عدد کاپا خمیر کاغذ (5/62) حاصل شد که مربوط به خمیر کاغذ مونواتانول آمین 25%/ آب می¬باشد و کمترین عدد کاپا خمیر کاغذ (17) حاصل شد که مربوط به خمیر کاغذ مونواتانول آمین 50%/ آب / هیدروکسید پتاسیم/ آنتراکینون می¬باشد و به عنوان خمیر قابل قبول برای رنگبری مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از آنتراکینون و هیدروکسید پتاسیم، مقدار عدد کاپا در کل پخت ها کاهش می یابد، همچنین با کاهش غلظت مونواتانول آمین و افزایش آب عدد کاپا افزایش نشان می دهد. آزمون های مقاومت به کشش، پارگی، ترکیدن، طول پارگی و نفوذ پذیری هوا که بر روی خمیرکاغذها پس از ساخت کاغذ دست ساز صورت گرفت به ترتیب، Nm/g 89/61، mN.m2/g 48/9، kpam2/g 58/3، km31/6، ml/min4/27 گزارش شد که نشان دهنده ویژگی¬های مطلوب خمیرکاغذ حاصل از فرآیند MEA از ساقه کلزا می¬باشد و در واقع جزء خمیرکاغذهای قابل رنگبری محسوب می شود. بر روی خمیرکاغذ منتخب تحت توالی DEPD در سه فاکتور کاپای 2/0، 25/0 و 3/0 رنگبری صورت گرفت و بر این اساس بیشترین درجه روشنی خمیر کاغذ منتخب در خمیرکاغذ (08/81) درصد و تحت توالی فوق با فاکتور کاپای 3/0 حاصل شد. همچنین آزمون¬های مقاومت به کشش، پارگی ، ترکیدن، طول پارگی و نفوذ پذیری هوا که بر روی خمیرکاغذهای رنگبری شده صورت گرفت به ترتیب، Nm/g 32/47، mN.m2/g 56/8، kpam2/g 06/3، km82/4، ml/min 2/52 گزارش شد و نشان دهنده این بود که خمیر کاغذ کلزا پس از رنگبری همچنان مقاومت¬های قابل قبول ساخت کاغذ را دارد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که فرآیند مونواتانول آمین به همراه هیدروکسید پتاسیم و آنتراکینون می¬تواند به صورت موفقیت آمیزی بر روی ساقه کلزا به مرحله عمل در آید. با توجه به مشکلات آلودگی محیط زیست و بازیابی موثر فرایند¬های رایج خمیر کاغذ سازی، در این فرایند، MEA با استفاده از تقطیر قابلیت بازیابی را دارد و همینطور هیدروکسید پتاسیم علاوه بر تاثیر کاملاَ مشهود در عملیات لیگنین زدایی و کاهش عدد کاپا، باقیمانده آن در پساب کارخانه را می-توان به ¬طور موثری به عنوان کود حاوی پتاسیم در مزارع استفاده نمود. بطورکلی نتایج این تحقیق بیانگر ویژگی های قابل رقابت خمیرکاغذ از فرآیند MEA در مقایسه با فرآیندهای سنتی قلیایی بوده و رهگشای تحقیقات و مطالعات نوین در راستای بکارگیری MEA بر روی پسماندهای کشاورزی می باشد و افق جدیدی را بر روی تولید خمیرکاغذ از پسماند کشاورزی ساقه کلزا در جهان باز خواهد کرد.
- Abstract
- In light of the scarcity of wood sources in Iran and the abundance of alternative non-woods lignocellulose, these can be explored as for the production of strategic paper goods. In this paper, the stem of the colza plant has been used as raw-material. Employing new methods with eco-friendly solvents, it can be expected that compared with pulp resulting from the soda process the organo solve process can yield competitive results. Considering this, mono ethanol amine has been used as chemical material. In this research mono ethanol amine has been used in its pure form in different rations together with water, potassium hydroxide and anthraquinone as additive. Regarding the cooking process of mono ethanol amine, changeable factors such as the ratio of MEA and water on 4 levels (25-50-75-100 %) potassium hydroxide (0 and 10 %) and anthraquinone on two levels (0 and 0.1 %) and constant temperature of 160 degrees Celsius, and the time span of 150 minutes have been chosen. The soda process has been used as the original cooking method with active alkaline of 22% in similar conditions to the mono ethanol amine proess with regard to temperature, time and the L/S ratio. Based on the results of this research, the Kappa number related to the mono ethanol amine 100%, mono ethanol amine 50% / H2O / AQ , mono ethanol amine 50% / H2O / KOH and mono ethanol amine 50% / H2O / KOH / AQ pulps, 41, 45.5, 35 and 36/5 have been reported. The highest Kappa number of pulp (62.5) has been reached for the pulp mono ethanol amine 25% / H2O and the lowest Kappa number ( 17 ) was obtained for the pulp with mono ethanol amine 50% / H2O / AQ / KOH was used as an acceptable material for the bleaching process. With the use of anthraquinone and potassium hydroxide the Kappa number decreased for all cooking processes. Also, decreasing the concentration of mono ethanol amine and increasing the amount of added water has resulted in higher kappa numbers. Tests of resistance, tearing, bursting, breaking length and air permeability that have been executed on pulp after the production of hand-made paper in the following order: 61.89 Nm/g, 9.48 mN.m2/g, 3.58 kpam2/g, 6.31 km, 27.4 ml/min Test results have been satisfying for all qualities of pulp obtained through the MEA process from colza stems. Consequently, the obtained pulp can be counted among those suitable for bleaching. The DEpD sequence in three kappa factors 0.2, 0.25, 0.3 have been used on the selected pulp. The highest degree of brightness was obtained on the pulp (81.08%) and on the mentioned sequence with the Kappa factors of 0.3. Also tests of resistance, tearing, bursting, breaking length and air permeability have been executed on the bleached pulp in the following order: 47.32 Nm/g , 8.56 mN.m2/g, 3.6 kpam2/g, 4.82 km, 52.2 ml/min . Test results have shown that the colza pulp remains suitable for paper production after bleaching. This research has proven that the mono ethanol amine with anthraquinone and potassium hydroxide process can successfully be applied to the colza stem. Considering the problems connected with pollution and effective recovery of current processes of pulp production, in this process, MEA with the use of condensation, can be recovered. Also, potassium hydroxide has an obvious effect on delignification and the reduction of Kappa numbers. Its waste can be used effectively as a fertilizer rich in fields. The overall results of this research suggest that the MEA process can compete with the traditional alkaline processes. Therefore, research in this field should be amplified in order to make effective use of the MEA process for colza stems as an agricultural waste product and explore new horizons in the production of pulp on an international level.
