بهینه‌سازی متغیرهای مؤثر پیش‌تیمار فراصوت بر جوهرزدایی شیمیایی کاغذ روزنامۀ باطله با روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری

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

چکیده

در سال‌های اخیر، بازیافت کاغذ به دلایل متعددی از جمله نگرانی‌های زیست‌محیطی و صرفۀ اقتصادی افزایش چشمگیری یافته است. امواج فراصوت در صنعت کاغذسازی در مراحل مختلفی به‌کار گرفته می‌شود. جوهرزدایی تأثیر مهم و تعیین‌کننده‌ای در بازیافت کاغذ روزنامه دارد. هدف این پژوهش، جوهرزدایی با استفاده از پیش‌تیمار فراصوت به‌همراه روش شیمیایی برای بهبود خواص نوری کاغذهای روزنامه‌ به‌عنوان مادۀ اولیۀ سلولزی است. جوهرزدایی شیمیایی با استفاده از پراکسید هیدروژن، هیدروکسید سدیم، سیلیکات سدیم، پلی‌سوربات 80 و DTPA انجام گرفت. تأثیر متغیرهای مهم پیش‌تیمار فراصوت از جمله دمای حمام فراصوت و زمان قرارگیری در معرض امواج فراصوت بر بازده جوهرزدایی با استفاده از روش سطح پاسخ بر‌مبنای طراحی مرکب مرکزی بررسی شد. پس از تیمار شیمیایی خمیرهای کاغذ بازیافتی حاصل، بیشترین و کمترین درصد بازده جوهرزدایی کاغذ دست‌ساز ساخته‌شده بر‌اساس استاندارد 88-om 205T با گراماژ 60 گرم بر متر مربع، بـه‌ترتیـب 88 و 45 درصد محاسبه شد. منحنی‌های سطحی و سه‌بعدی برای نشان دادن اثر متقابل متغیرهای مستقل با متغیر پاسخ (بازده جوهرزدایی) ایجاد شد. آزمون آنالیز واریانس نشان داد که مدل نمایی، بهترین مدل برای تبیین برهم‌کنش متغیرهاست. پیش‌تیمار فراصوت به افزایش درجۀ روشنایی و کاهش ماتی کاغذ روزنامۀ بازیافتی حاصل در مقایسه با نمونۀ شاهد انجامید. براساس نتایج آزمون، تأثیر هریک از متغیرها در بازده جوهرزدایی معنی‌دار بود و زمان فراصوت، مؤثرترین عامل معرفی شد. شرایط بهینۀ برای دستیابی به بیشترین بازده جوهرزدایی (95/86 درصد) دمای حمام فراصوت 47 درجۀ سانتی‌گراد و زمان فراصوت 31 دقیقه تعیین شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of effective parameters on ultrasonic pre-treatment in chemical deinking of old newspaper by the Response Surface Methodology

نویسندگان [English]

  • S. H. Sharifi 1
  • N. Nazarnezhad 2
1 Assist. Prof., Wood and Paper Science Department, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, I.R. Iran
2 Assoc. Prof., Wood and Paper Science Department, Faculty of Natural Resources, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, I.R. Iran
چکیده [English]

Recently, paper recycling has been significantly increased for several reasons such as environmental concerns and coast-saving. Ultrasound is used in the paper industry at various stages. Deinking has an important and determinant role in the recycling of newspapers. The aim of this study was to conduct the process of deinking in order to improve the optical properties of newspaper as a cellulosic material by using ultrasonic pretreatment combined with chemical method. The hydrogen peroxide, sodium hydroxide, sodium silicate, poly sorbent 80, and Diethylenetriaminepentaacetic acid were utilized for chemical deinking. Effect of important parameters of ultrasonic pretreatments such as ultrasonic bath temperature and sonication time on deinking efficiency was investigated by using response surface methodology based on central composite design. After chemical treatment of obtained recycled pulps, maximum and minimum efficiency of deinking for hand sheet papers with 60 gsm grammage according to standard T 205om-88 were calculated about 88 and 45% respectively. Surface and 3D curves were created to show the interactions of the independent variables with response one (deinking efficiency). Based on the ANOVA test, the quadratic model presented the best explanation of variables interaction. Ultrasonic pretreatments increased brightness and decreased opacity of obtained recycled newspaper compared to the control ones. According to the statistical analysis, the effect of each variable on deinking efficiency was significant and sonication time was introduced as the most effective factor. In addition, 47 oC ultrasonic bath temperature and 31 min sonication time were determined as the optimal conditions for maximum deinking efficiency (86.95%).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Central composite design
  • Deinking
  • Old newspaper
  • RSM
  • Ultrasonic pretreatment