بهبود واکنشپذيري الياف خمير آلفاسلولز
با روش سونوشيميايي

اسماعيل رسولي گرمارودي*+، الناز محمدي رودپشتي، حسين جلالي ترشيزي مازندران، سوادکوه، زيراب، پرديس 1 دانشگاه شهيد بهشتي، گروه مهندسي فناوري سلولز و کاغذ

علي اکبر رزاقي
مازندران، بهشهر، شرکت توليد خمير آلفا سلولز لينترپاک

چكيده:روش جذب قليا براي اندازهگيري واکنشپذيري، درتيمارمکانيکي )فراصوتي( و شيميايي )اکسيداسيون انتخابي و غير انتخابي و نيز با هيدروژن پراکسيد( الياف خمير آلفاسلولز به دست آمده از لينتر پنبه مورد استفاده قرار گرفت .
ارزيابي فرايند اکسيداسيون و تيمار مکانيکي الياف با اندازهگيري گرانروي، وزن مولکولي سلولز، جايگزيني گروههاي کربوکسيل به روش جذب متيلن بلو و نيز ميزان جذب قليايي الياف نشانداد که تيمار مکانيکي پيش از تيمار شيميايي باعث افزايش دسترسپذيري و واکنشپذيري الياف شده است. ميزان جذب قليا به روش اکسيداسيون الياف و تيمار مکانيکي قبل از اکسيداسيون بستگي دارد .نتيجههاي به دست آمده از اين پژوهش نشان ميدهد که الياف اکسيد شده غير انتخابي به همراه تيمار مکانيکي پيش از اکسيداسيون، واکنشپذيري الياف خمير آلفاسلولز را تا % 94/2 و جايگزيني گروههاي کربوکسيل را تا mmol/kg 94/41 نسبت به الياف سلولز تيمار نشده افزايش ميدهد.

واژههاي كليدي: آلفاسلولز، اکسيداسيون، واکنش پذيري، دسترس پذيري، فراصوتي.

KEY WORDS: Alpha cellulose, Reactivity, Accessibility, Ultrasonic.
مقدمه
بهبود ويژگيهای متداول فراورده و هم کاهش قيمت آن شود ]1[. به ساختارهای فشرده سلولز، که از پيوندهای هيدروژني بسيار قوی همچنين فراوردههای بر پايه سلولز مانند مشتقهای سلولزی، به دليل تشکيل شده است، محدود بوده و درنتيجه برای به دست آمدن انحلال پذيری ويژه، انعطاف پذيری، و نرمي آنها از مطلوبيت بالايي اين قابليت روشهای گوناگوني بهکار گرفته مي شود]3[.

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
99
اهميت سلولز و فراوردههای بر پايه سلولز در زندگي نوين بر همگان آشکار است. سلولز دارای ويژگيهای يگانهای چون بازيافت شدن، قيمت کم، سطح و مقاومت ويژه زياد ميباشد، درنتيجه استفاده از آن هم ميتواند سبب ايجاد ويژگيهای يگانه و برخوردار بوده اند]2[. در اين ميان موضوع واکنش پذيری و قابليت دسترسي به ساختار سلولز همواره مورد توجه بوده است زيرا قابليت دسترسي بهتر به منزله کيفيت بالاتر مشتقهای سلولزی به دست آمده ميباشد .شايان ذکر است که قابليت دسترسي به درون الياف سلولزی در اين راستا، تيمار اولتراسونيک پيش از اکسيداسيون الياف سلولز پيش هيدروليز شده خمير سولفات اکاليپتوس با سديم پريدات نشان داد که تيمار اولتراسونيک در تغيير ساختار مورفولوژيکي، افزايش ميزان واکنش پذيری و قابليت دسترسپذيری سلولز پيش از تيمار شيميايي مفيد بوده است اما، نشانههای تغيير در بلورينگي سلولز بعد از تيمار اولتراسونيک به تنهايي ديده نميشود]4[.
همچنين، تيتراسيون کمپلکسومتری و روش متيلن بلو برای الياف پنبه ای، که تحت تأثير تيمارهای اکسيداسيون انتخابي و غير انتخابي قرار گرفته بود، نشان داد که اليافي که بهصورت انتخابي اکسيد شده به ميزان بالايي دارای گروههای کربوکسيل بر روی الياف خام بوده و ميزان اين گروهها در اليافي که به صورت غير انتخابي اکسيد شده بود نسبت به الياف تيمار نشده 11% افزايش يافته است .همچنين، تيتراسيون کمپلکسومتری برای تعيين تغييرهای کوچک به لحاظ شيميايي در ميزان گروههای عاملي الياف، از حساسيت بالايي برخوردار است]5[.
برخي از پژوهشگران تعيين کمي واکنش پذيری سلولز را با روش فسفيتيلاسيون با معرف 2-کلرو-5،5،4،4-تترامتيل-2،3،1- دی اکسافسفلن پيشنهاد کرده اند. واکنش فسفيتيلاسيون گروههای هيدروکسيل مواد ليگنوسلولزی را افزايش ميدهد که اين امر به نوبه خود حلاليت را بهبود مي بخشد]6[. افزون بر اين ،فناوری پردازش الکترون برای اصلاح شيميايي و ساختاری سلولز خمير حل شونده استفاده شده که برتریهای ويژهای مانند افزايش تورم، قابليت دسترسي بيشتر در قليا، و کيفيت بالاتر را در توليد ويسکوز موجب شد ]7[.
)کوپکه1( ]1[ با بهکارگيری تيمار مکانيکي و آنزيمي و ترکيبي از اين 2 تيمار به توليد خميری که دارای سلولز بالا و بدون همي سلولز و ليگنين بود، پرداخت .نتيجهها نشان ميدهد که تلفيق 2 تيمار اثر مثبتي در افزايش واکنش پذيری داشته بهطوری که هنگامي که از کوبيدن و تيمار با آنزيم اندوگلوکاناز به همراه زايلاناز و يک مرحله قليايي استفاده شد توانست خمير حل شونده در سطح تجاری توليد نمايد .
-424171133769

)ناهد2( ]1[ در تهيه خمير حل شونده از لينتر پنبه و به منظور دسترسي به واکنشپذيری بالای سلولز ،پس از يک مرحله پيش هيدروليز، از اتانول در پخت استفاده نمود که نتيجهها نشان داد که وجود اتانول باعث ايجاد ريزساختارهای بيشتر، واکنشپذيری بالاتر و قابليت صاف شدن بهتر ويسکوز ميشود.
)2( Nahed et al (8)
همچنين از روش جذب يد برای بررسي ميزان افزايش دسترسپذيری سلولز استفاده شد، و برای تأييد نتيجه آزمايشها، ميزان درجه تبلور سلولز، با پرتو ايکس بررسي شد که نتيجههای آن نشان ميدهد که منطقههای بيشکل تا حدود 5-11% تخريب شده و ميزان دسترسپذيری حدود 3/1-2/5 درصد افزايش يافته است ]9[.
در اين پژوهش، تلفيق روشهای مکانيکي و شيميايي برای اصلاح سونو شيميايي خمير آلفاسلولز با فرايند اکسيداسيون انجام شده است، که در واقع با جايگزين نمودن گروههای کربوکسيل در زنجير سلولز، بهدنبال آن است که بهبود واکنش پذيری سلولز را برای توليد مشتقهای سلولزی بعدی فراهم آورد .

بخش تجربي
خمير آلفاسلولز مورد نياز از شرکت صنايع شيميايي پارچين تهيه شد .پيش از انجام هر فرايندی، ابتدا درصد سلولز خمير آلفاسلولز بر اساس دستورالعمل SNPE تعيين شد. سپس عمل
اکسيداسيون خمير آلفاسلولز با مواد گوناگون به صورت زير انجام پذيرفت.

الف( اکسيداسيون انتخابي با پتاسيم پريدات
الياف با محلول پتاسيم پريدات M11/1 يکبار به مدت
6 ساعت و بار ديگر 24 ساعت در دمای C°21 به منظور تشکيل گروههای آلدئيدی در کربنهای 2Cو 3C اکسيد شدند. پس از پايان تيمار به منظوراکسايش انتخابي گروههای آلدئيدی به گروه کربوکسيل ،الياف با کلريت سديم M2/1، 24 ساعت در دمای C°21 در شرايط خنثي 7 =pH قرار گرفتند )mL111 عامل اکسيدکننده به ازای هر گرم خمير( ]5[.

ب( اکسيداسيون غيرانتخابي با اسيد پرکلريک
برای انجام اين فرايند، الياف با پرکلريک اسيد M 1/1 در دو مرحله جداگانه به مدت h 24و h 41 در دمای C˚21 اکسيد شدند )mL111 عامل اکسيدکننده به ازای هر گرم خمير( ]5[.

ج( اکسيداسيون با پروکسيد هيدروژن
الياف در شرايط جدول 1 با هيدروژن پراکسيد، در دمای
71 درجه سلسيوس، به مدت 61 و 75 دقيقه در حمام قرار داده شدند.
پس از پايان تيمار به منظور خارج شدن مواد شيميايي رنگبری و پايين آوردن pH تا حدود 6، خميرآلفا با آب مقطر شستشو داده شد .
)1( Köpcke (1)
06پژوهشيجدول 1ـ شرايط تيمار خميرکاغذ با هيدروژن پراکسيد.

دما

(
°
C)

سد
ي
م

کلر
ي

ت
)
%
(

ه
ي
دروژن

پر
اک
س
ي
د

(
%
)

(
%
)

2
O
2
H
/
NaOH

pH

اول
ي
ه

زمان

(
h
)

درصد

خشک
ي

71

3

3

1
/
1

11

11

75
و
61

11

دما

(

°

C)

سد

ي

م

کلر

ي

ت

)



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید