تأثیر pH بر عملکرد افزودنی مقاومت خشک کایتوزان‌ـ نانوبنتونیت در خمیرکاغذ شیمیایی‌‌ـ مکانیکی پهن‌برگان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 کارشناس ارشد، دانشکدة مهندسی انرژی و فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران

3 استادیار گروه فناوری تولید سلولز و کاغذ، دانشکدة مهندسی انرژی و فناوری‌های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، ایران

4 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

در این تحقیق تأثیر pH بر عملکرد سیستم نانو‏ذرة حاوی کایتوزان‌ـ بنتونیت، به منزلة افزودنی مقاومت خشک، در خمیر‏کاغذ شیمیایی‌ـ مکانیکی پهن‏برگان بررسی شد. به ‏این ‏منظور سه سطح pH، شامل 5/5 و 7 و 5/8، همراه سه سطح 75/0 و 25/1 و 2 درصد (بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ) کایتوزان در سطح ثابت 3/0 درصد (بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ) نانوذرة بنتونیت به کار رفت. تصویر حاصل از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مؤید نانوبودن بنتونیت در بعد ضخامت در محدودة 3/22 -1 نانومتر بود. نتایج نشان داد سیستم کایتوزان‌ـ نانوبنتونیت در همة سطوح pH سبب بهبود عددی شاخص‏های مقاومت به کشش، ترکیدن، پاره‏شدن، و همچنین دانسیتة ظاهری نسبت به نمونة شاهد می‌شود. هرچند از نظر آماری تأثیر متقابل دو متغیر بررسی‌شده (مصرف کایتوزان و سطوح pH) بر ویژگی‏های مورد نظر معنا‏دار بود، در گروه‏بندی دانکن بیشتر تیمارهای بررسی‌شده در گروه‏بندی‏های مشابه آماری قرار گرفتند. در این پژوهش، تیمار دارای 25/1 درصد کایتوزان در سطح ثابت نانو‏بنتونیت 3/0 درصد در pH قلیایی بهترین نتایج را در ویژگی‏های ذکرشده نشان داد؛ به ‏طوری ‏که از نظر آماری نیز تفاوت معنا‏داری با سایر تیمارها داشت. بنابراین این تیمار تیمار‌ِ منتخب معرفی شد. به‏ نظر می‏رسد نسبت کایتوزان به نانوآنیون بنتونیت در عملکرد سیستم نانوذره تأثیری بسزا دارد. همچنین نتایج نشان داد عملکرد این سیستم به pH تعلیق (سوسپانسیون) خمیرکاغذ بستگی دارد و بهترین نتایج در تیمارهای قلیایی (5/8pH=) حاصل شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Pulp Suspension pH on the Performance of Chitosan –Nanobentoniteas a Dry Strength Additive in Hardwood CMP Pulp

نویسندگان [English]

  • Mehdi Rahmaninia 1
  • Mostafa Rohi 2
  • Omid Ramezani 3
  • Seyed Majid Zabihzadeh 4
1 Assistant Professor, Wood & Paper Science and Technology Department, Natural Resources Faculty, TarbiatModares University, Noor, I.R. Iran
2 ; Graduated Student, Cellulose and Paper Technology Department, New Technologies and Engineering Faculty, ShahidBeheshti University, Zirab, I.R. Iran
3 ; Assistant Professor, Cellulose and Paper Technology Department, New Technologies and Engineering Faculty,zShahidBeheshti University, Zirab, I.R. Iran
4 Associate Professor,Department of Wood & Paper Science & Technology, Faculty of NaturalResources, Agriculture and Natural Resources University of Sari, Sari, I.R. Iran
چکیده [English]

In this research, the effect of pH onthe performance of nanobentonite -chitosan system (as dry strength additives) in hardwood chemi-mechanicalpulp (CMP) was studied.For this purpose, 3 levels of pH(5.5, 7, 8.5) and 3 levels of chitosan (0.75, 1.25 and 2% - based on oven dried pulp) in constant level of 0.3 nanobentonite(based on oven dried pulp) were applied.The Atomic Force Microscopy(AFM) imageconfirmed the nano structure of bentonite in thickness dimension at the range of 1-22.3 nm.The results indicated that nano bentonite – chitosan in all levels of pH caused numerical improvement in tensile,burst and tear indicesand also apparent density in comparison with control sample.Although theeffect of studiedvariables (chitosan dosages and pH levels) on considered properties was statistically significant,but most of treatments were in the same groups according to Duncan grouping.In this research, treatment consisting of 1.25 chitosan in fixed level of 0.3 nano bentonite at alkaline pH showed the best results in mentioned properties and statistically had significant difference comparing other treatments.Therefore,it wasintroduced as theselected treatment in this research.It seems that the ratioof chitosanandbentonite nano anion had a great effect on performance ofnanoparticle system.Also the results showed that the performance of system depend on the pH of furnish and the best results was achievedin alkaline condition (pH=8.5).

کلیدواژه‌ها [English]

  • :Bentonite
  • Chemi-mechanical pulp
  • Wet end chemistry
  • Papermaking
  • Chitosan
  • Mechanicalproperties
 

[1]. Myllyti, P., Salmi, J., and Laine, J. (2009). The Influence of pH on the Adsorption and Interaction of Chitosan with Cellulose.Bioresources, 4: 1647-1662.

[2]. Htwe, H., Lwin, M., and Oo, M. (2008). Preparation of Chitosan Application in Recycled Paper. In: Proceeding of GMSARN International Conference on Sustainable Development: Issues and Prospect for the Gms, pp. 1-5.

[3]. Li, H., Du, Y., and Xu, Y. (2004). Interaction of cationizedchitiosan with components in a chemical pulp suspension. Carbohydrate Polymers Journal,58: 205-214.

[4]. Dutta, P., Dutta, J., and Tripathi, V. (2004). Chitin and chitosan: chemistry, properties and applications. Journal of Scientific and Industrial Research, 63: 20-31.

[5]. Ravi Kumar, M. (2000). Areview of chitin and chitosan applications.Reactive and Functional Polymers Journal, 46: 1-27.

[6]. Ashori, A., Harun, J., Zin, W., and NorMohdYusoff, M. (2006). Enhancing dry-strength properties of kenaf (hibiscus cannabinus)paper through chitosan. Polymer-Plastic Technology Engineering Journal, 45: 125-129.

[7]. Hubbe, M. A. (2005). Micro and Nanoparticles in Papermaking, J. M. Rodriguez (ed.), TAPPI Press, Atlanta, GA, USA, pp. 197.

[8]. Vasara, P. (2004). Review of Opportunities for Utilizing Nanotechnology in Reduction of Emissions in the Paper Industy. ERSCP-Bilbao, pp. 1-26.

[9]. Simola, A. (2009). CharacterizationofMicroparticle Retention Systems with Retention Process Analyzer. M. Sc. Thesis, Lappeenranta University of Technology, Department of Chemical Technology, pp. 14-16.

[10]. Decher, A. (2005). S and B Industrial MineralsGmbh Specialty Bentonites.Altonit-Bentonite Products for the Paper Industry, 12: 1-4.

[11]. Laleg, M., and Pikulik, L. L. (1992). Strengthening of mechanical pulp webs by chitosan.Nordic Pulp & Paper Research Journal, 7(4): 174-180.

[12]. Nikolaeva, M. (2010). Measurement and Improvement of Wet Paper Web Strength, Master Degree Program in Chemical and Process Engineering.Lappeenranta University of Technology, pp. 38-40.

[13]. Rahmaninia, M., Mirshokraei, S. A., Ebrahimi, Gh., and Mohammad Nazhad, M. (2011). Effect of cationic starch-nanosilica system on retention and drainage of washed OCC pulp.Journal of Forest and Wood Products, 1(64): 15-22.

[14]. SarwarJahan, M., Noori, A., Ahsan, L., Chowdhury, D. A., and Nasima, M. A. (2009). Effects of chitosan as dry and wet strength additive in bamboo and acacia pulp.IPPTA Journal, 2(21): 85-88.