بررسی سینتیک واکنش لیگنین‏زدایی فرآیند خمیر کاغذسازی سودا- اکسیژن الیاف کارتن کنگره‏ای کهنه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران

2 دانشگاه آزاد اسلامی – واحد کرج کرج – مهرشهر – بلوار امام خمینی (ره) – بلوار آزادی – دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی

3 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، کرج، ایران

4 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، ، ایران

چکیده

در این تحقیق سینتیک لیگنین‏زدایی سودا-اکسیژن الیاف کارتن کنگره‏ای کهنه با استفاده از 18 درصد هیدروکسید سدیم (مبنای وزن خشک الیاف) دما در سه سطح 145، 165، 175 درجه سلسیوس و زمان در دوره‏ی زمانی 15 دقیقه‏ای بین صفر الی 150 دقیقه بررسی شده است. درصد خشکی خمیر کاغذ به مقدار 10 % و فشار اکسیژن به میزان 6 بار ثابت انتخاب شده است. در حین پخت و در دوره‏های زمانی مورد بررسی روند کاهشی عدد کاپا برای محاسبه سرعت لیگنین‏زدایی و ضرایب سینتیک تعیین گردید منحنی کاهش لیگنین دارای دو شیب مجزا از یکدیگر بود که نشان دهنده‏ی دو فاز لیگنین‏زدایی است. فاز اول، لیگنین‏زدایی توده‏ای است، که شیب نزولی تندی دارد و فاز دوم که با شیبی ملایم تراتفاق می‏افتد، فاز لیگنین‏زدایی باقیمانده می‏باشد.، شیب منحنی هر فاز، به صورت، معادله‏ی خطی محاسبه شده و پس از حل دو معادله‏ی مربوطه، نقطه‏ی تلاقی بین آنها که نشان دهنده‏ی تغییر فاز است مشخص گردید. اثر لیگنین‏زدایی با اکسیژن، در ابتدای واکنش شدید بوده و با افزایش زمان رو به کاهش گذاشته است. نتایج این بررسی نشان داد که در 45 دقیقه‏ی ابتدایی فرایند، تاثیر عوامل بر عدد کاپای خمیرکاغذ در زیادترین حد بوده و حداکثر لیگنین‏زدایی در این محدوده اتفاق افتاده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation on Soda Oxygen Delignification Reaction Kinetics of Old Corrugated Container (OCC) Pulping

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Karbalaeiesmaeil 1
  • Ahmad Jahan Latibari 2
  • Seyed Mohammad Javad Sepedehdam 3
  • Mehran Roohnia 4
1 Department fo Wood and Paper Sciences and Technology, Islamic Azad Universoty, Karaj Branch, Karaj, Iran
2 Islamic Azad University, karaj Branch, department of Wood and paper Science and Technology
3 Assistant Prof. Department of Wood and Paper Sciences and Technology, Islamic Azad University, Karaj Brach, karaj, Iran
4 Associate Prof., department fo Wood and Paper Sciences and techn ology, Islamic Azad University, Karaj Branch, Karaj, Iran
چکیده [English]

The kinetics of old corrugated container (OCC) soda-oxygen delignification was investigated. Three delignification temperatures (145,165 and 175ºC) were applied. The pulping duration was adjusted at 150 minutes and the measurements were conducted at 10 minutes intervals. The pulping consistency, oxygen pressure and active alkali were constant at 10%, 6 bar and 18% NaOH respectively in all pulping trails. At the end of each pulping interval, the kappa number of the pulp was measured, and the kappa number reduction trend was plotted against pulping time. Then delignification rates and coefficients of delignification kinetics were calculated. It was revealed that the delignification proceeded in two different phases, called bulk and residual delignification. Based on the coordinates of both sections, the intersction point was determined as the transition point from bulk to residual delignification. Rate constant coefficient of both bulk and residual delignification are also calculatred. The results of kinetic study showed that when soda-oxygen delignification is applied on OCC, the initial phase of the reaction is very fast, but as the delignification proceeds, the rate of delignification is reduced indicating the residual delignification phase. The results showed that in the initial 45 minutes of the reaction, most of the lignin is removed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Delignification
  • Soda-Oxygen
  • kinetic
  • Kappa Number
  • yield
  • Bulk Phase
  • Residual Phase
[1]. Azadfar, M.A., Rabi, B., and Jahan Latibari, A., (2011). The effect of alkali dosage on oxygen delignification of old corrugated container soda oxygen pulp. Iran Wood and Paper Research Journal, 26(2):232-242.

[2]. deRuvo, A., Farnstrand, P. A., Hagen, N., and Haglund, N. (1986). Upgrading pulp from corrugated containers by oxygen delignification. Tappi Journal, 6(7), 100-105.

[3]. Bisner, H.M., Champbell, R., and Mckean, W.T., (1993). Bleached kraft pulp from OCC. Progress. Paper Recycling 3(1): 10-27.

[4]. Namdarian, S., and Dehghani Firoozabadi, M. (2010). Kinetic investigation of kenaf bast soda pulping. Proceeding of 1st. National Conference on Advance Technologies in Wood and Paper Industries, 102-103, April, 2010.

[5]. Violette, S.M. (2003). Oxygen Delignification Kinetics And Selectivity Improvement; Ph.D thesis,  The Graduate School of The University Of Maine ,May, 2003. 186p.

[6]. Mirhossieni, S.A., Jahan Latibari, A., Karimi, A., and Mirshokraei, S.A. (2008). Investigation on the influence of chip thickness on kraft delignification kineics of three Iranian hardwoods. Chemistry and Chemical Engineering Journal, 27(3):107-114.

[7]. Ji, Y. (2007). Kinetics And Mechanism Of Oxygen Delignification ; Ph.D  thesis, The Graduate School The University Of Main, May (2007). 146p.

[8]. Vantran, A.L. (2001). Effect of pH on oxygen delignification of hardwood kraft pulp. Paperija Puu 83(5):405-410.

[9]. Heiningen A.V. and Violette S., (2003). Selectivity improvement during oxygen delignification by adsorption of a sugar-based polymer. Journal of Pulp and Paper Science, 29(2), 48-53

[10]. Dogan, I. (2004). Mass transfer and kinetics in oxygen delignification, Ph.D thesis, The Graduate School Of Natural And Applied Sciences Middle Technical University, November 2004. 205p.

[11] Tappi Standard Test Methods, (2009). Tappi Press, Atlanta, GA. USA.

[12]. Parsafar, G., and Najafi, B. (2009). Chemical kinetics; fundementals and Application. Esfahan Technical University Press, 336p.