بررسی ویژگی‌های خمیرکاغذ تولید شده از کلش برنج بوسیله فرآیند‌های ترکیبی مونواتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم

در این مقاله با ویژگی‌های خمیر کاغذ تولید شده از کلش برنج بوسیله فرآیند‌های ترکیبی مونواتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم آشنا می‌شوید و دلیل و روش استفاده از آن را یاد می‌گیرید.

هیدروکسید پتاسیم در خمیر کاغذ

در برخی از کشور‌ها به دلیل کمبود منابع کاغذ از روش‌های دیگری برای جبران این کمبود استفاده می‌کنند. بقایای گیاهی می‌توانند جایگزین خوبی برای الیاف خمیر چوبی باشند.

بقایای محصولات زراعی عموماً در طبیعت حجیم هستند. بنابراین حمل و نقل این مواد اولیه معضل بزرگی است. از سوی دیگر، بقایای محصول تولید شده در یک منطقه خاص برای تغذیه یک آسیاب خمیر کاغذ کافی نیست. یک آسیاب خمیر در مقیاس کوچک نه از نظر زیست محیطی و نه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. بقایای گیاهی هنگام استفاده به عنوان مواد خام خمیری دارای تعدادی محدودیت هستند. بقایای گیاهی حاوی مقدار زیادی سیلیس و سلول‌های پانسماناتیک هستند که استفاده از این مواد خام را در فرآیند‌های خمیرسازی قلیایی معمولی محدود می‌کند. بنابراین تلاش‌های زیادی برای رفع این محدودیت‌ها صورت گرفته است. در فرآیند خمیرسازی اسید آلی با اسید‌های پراکسی، سیلیس روی سطوح الیاف باقی می‌ماند. از این رو، سیلیس در بازیافت محیط اسید آلی مصرف شده مشکلی ایجاد نمی‌کند. در این فرآیند خمیرسازی، لیگنین و همی سلولز‌های محلول به راحتی از مایع خمیری مصرف شده جدا می‌شوند و مواد بازیافتی را می‌توان به مواد بیوشیمیایی و سوخت‌های زیستی تبدیل کرد. از سال ۲۰۰۶، مفهوم پالایشگاه زیستی یکپارچه یکی از حوزه‌های اصلی برای دانشمندان و سیاست‌گذاران محصولات جنگلی برای مقابله با تغییرات آب و هوایی و همچنین بازار رقابتی خمیر کاغذ بوده است. پیش هیدرولیز یا پیش استخراج قبل از خمیرسازی شیمیایی می‌تواند بخشی از سلول‌های پارانشیم غیر فیبری را حذف کند و برخی از مشکلات مربوط به خمیرسازی غیر چوبی را حل کند. در عین حال، سوخت‌های زیستی و بیوشیمیایی را می‌توان از مشروب از پیش استخراج شده تولید کرد. خمیرسازی هیدروکسید پتاسیم نیز برای غلبه بر مشکلات مرتبط با خمیرسازی بقایای محصول پیشنهاد شده است. آمونیاک آبی با مقدار کمی هیدروکسید پتاسیم (KOH) برای تولید مشروب پخت و پز مخلوط شد که مشروب سیاه را با مواد مغذی معدنی مانند پتاسیم و نیتروژن غنی می‌کرد که می‌توان از آن به عنوان کود استفاده کرد. خمیر کاه برنج را با فرآیند‌های مختلف مورد مطالعه قرار دادند و بازده خمیر مرغوب را با فرآیند KOH بدست آوردند.

بررسی ویژگی‌های خمیرکاغذ تولید شده از کلش برنج بوسیله فرآیند‌های ترکیبی مونواتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم

فرآیند ساخت کاغذ خمیر کاه با استفاده از روش هیدروکسید پتاسیم در حوزه فناوری کاغذسازی قرار دارد. مشخصه آن این است که ماده شیمیایی اضافه شده به دیگ پخت و پز عمدتاً هیدروکسید پتاسیم است و مشروب سیاه تولید شده در فرآیند تولید کاغذ به عنوان منبع آلودگی در نظر گرفته نمی‌شود و نیازی به درمان پیچیده ندارد و پس از خنثی شدن توسط اسید، می‌تواند به طور مستقیم کارخانه را به عنوان کود ترکیبی آلی حاوی پتاسیم، نیتروژن و فسفر به طور مستقیم ترک کند. روش ابداع شده مذکور دارای دامنه کاربرد گسترده‌ای است.

در این تحقیق از کاه برنج به عنوان ماده اولیه استفاده شد. هیدروکسید پتاسیم با مونو اتانول آمین (MEA) به عنوان مشروب ترکیب شد. در فرآیندهای دیگر از NaOH/Na2So3، KOH/K2So3 و KOH 14 درصد به عنوان خمیر مرجع استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از MEA خالص (15 درصد) بیشترین عملکرد و بیشترین عدد کاپا را تولید کرد. با استفاده از هیدروکسید پتاسیم به عنوان عامل افزایشی در خمیرسازی MEA، میزان دفع، عملکرد و تعداد کاپا کاهش یافت و کمترین عملکرد و کمترین تعداد کاپا مربوط به MEA (15 درصد) با KOH (40 درصد) ترکیب شد. علاوه بر این، در خمیرسازی KOH مشاهده شد که با افزایش غلظت MEA به عنوان عامل افزودنی، میزان عملکرد کل افزایش یافت اما از تعداد کاپا و محتوای رد آن کاسته شد. نتایج نشان داد که بیشترین شاخص کششی و شاخص پارگی مربوط به MEA (15%) همراه با KOH (20%) و بیشترین شاخص فرز مربوط به تیمار NaOH/Na2SO3 بود. با توجه به خواص نوری، مشخص شد که بیشترین روشنایی در K2SO3/KOH به دست آمد و بیشترین تیرگی مربوط به KOH14٪بود.

نتایج نشان می دهد که فرآیند MEA در ترکیب با هیدروکسید پتاسیم می‌تواند با موفقیت کامل بر روی کاه برنج و ویژگی‌های تولید خمیر به ویژه از نظر استحکام مکانیکی، از نظر ترکیبی نسبت به فرآیند سودا و هیدروکسید پتاسیم برتری داشته باشد.

ارزیابی خواص خمیر حاصل از کاه برنج با ترکیب مونو اتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم

کاه برنج به عنوان یک ماده خام جایگزین برای به دست آوردن خمیرهای سلولزی استفاده می‌شود. در یک آزمایش خمیرگیری با استفاده از معرف های کلاسیک به عنوان سودا (با آنتراکینون و پارابنزوکینون به عنوان مواد افزودنی)، هیدروکسید پتاسیم و فرآیند کرافت انجام شد. محتویات هولوسلولز، آلفا سلولز و لیگنین کاه برنج (به ترتیب 60.7، 41.2 و 21.9 درصد وزنی) مشابه برخی از مواد خام چوبی مانند کاج و اکالیپتوس و مواد غیر چوبی مختلف از جمله درخت زیتون، کاه گندم و ساقه آفتابگردان است. تست خمیرسازی با استفاده از سودا و آنتراکینون، سودا و پارابنزوکینون با وزن 1 درصد، هیدروکسید پتاسیم و سولفات سدیم (فرایند کرافت) تحت دو مجموعه شرایط عملیاتی مختلف انجام شد.

(الف) 10 درصد وزنی: غلظت معرف، 170 درجه سانتیگراد و 60 دقیقه.

(ب) معرف 15 درصد وزنی: 180 درجه سانتیگراد و 90 دقیقه.

نسبت جامد به مایع در هر دو مورد 6 بود. ورق های کاغذی ساخته شده از خمیر استخراج شده با پخت با سودا (15 درصد وزنی) و AQ (1 درصد وزنی) در دمای 180 درجه سانتی گراد و خمیر 90 دقیقه بهترین شاخص زهکشی، طول شکست، کشش و شاخص ترکیدگی 23 درجه SR، 3494 متر، 3.34٪ و 2.51 کیلونیوتن بر گرم، به ترتیب را نشان می دهند.

نتیجه گیری:

بررسی ویژگی‌های خمیرکاغذ تولید شده از کلش برنج بوسیله فرآیند‌های ترکیبی مونواتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم، حاکی از رنگ خوب کاغذ شد. پس این امر منجر به استفاده معقول تر از این منابع الیاف غیر چوبی با هزینه سرمایه کم می شود.