بررسی جایگزینی هیدروکسید سدیم با هیدروکسید کلسیم بر ویژگی‌های نوری و فیزیکی خمیرکاغذ بازیافتی رنگ‌بری شده با پروکسید هیدروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، صنایع خمیروکاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه تخصصی علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

3 استادیار-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان- دانشکده مهندسی چوب و کاغذ- گروه تخصصی علوم و مهندسی کاغذ

چکیده

امروزه اﺳﺘﻔﺎده از اﻟﯿﺎف ﺑﺎزﯾﺎﻓﺘﯽ ﺑﻪ عنوان یک منبع لیگنوسلولزی مهم برای تولید کاغذ محسوب می‌شود. در فرآیندهای متداول شیمیایی مرکب‌ز‌دایی و رنگ‌بری معمولاً از هیدروکسید سدیم به‌ عنوان ماده‌ قلیایی فعال و پروکسید هیدروژن به‌عنوان ماده رنگ‌بر استفاده می‌شود. در این پژوهش، کاغذهای بازیافتی (نسبت اختلاط70% روزنامه و30% مجله باطله) به روش متداول خمیرسازی مجدد شدند و در ادامه مرکب‌زدایی آنها به روش ترکیبی (شستشو+ شناورسازی) انجام گرفت. خمیرکاغذهای تهیه شده با استفاده از سیستم رنگ‌بری متداول با استفاده از هیدروکسید کلسیم به عنوان ماده جایگزین هیدروکسید سدیم (NaOH) در سطوح مختلف 2، 4، 6، 8 و 10 درصد در فرآیند رنگ‌بری استفاده شد و ضمن تعیین مقدار بهینه مصرف، عملکرد آن در رنگ‌بری با پروکسید هیدروژن در مقایسه با NaOH ارزیابی شد. نتایج استفاده از هیدروکسید کلسیم به جای NaOH در رنگ‌بری خمیرکاغذ بازیافتی نشان داد که با استفاده از این ماده ضمن بهبود عملکرد فرآیند رنگ‌بری، می‌توان کاغذ با درجه روشنی و ویژگی‌های فیزیکی مطلوب و مشابه در مقایسه با سیستم متداول رنگ‌بری با پروکسید هیدروژن (در حضور NaOH) تولید کرد. به‌طور کلی تیمارهای آزمایشی C1 (2 درصد هیدروکسید کلسیم) و C2 (4 درصد هیدروکسید کلسیم) بیشترین میزان درجه روشنی، ضخامت و حجیمی را نشان دادند اما با افزایش مصرف هیدروکسید کلسیم به بیش از 4 درصد، کاغذهای با ویژگی‌های نوری و فیزیکی ضعیف‌تری حاصل شد. به‌طور کلی سطح بهینه مصرف هیدروکسید کلسیم در رنگ‌بری با پروکسید هیدروژن در محدوده 4-2 درصد قابل توصیه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation on the sodium hydroxide replacement with calcium hydroxide on the optical and physical properties of recycled pulp bleached with hydrogen peroxide

نویسندگان [English]

  • Ali Azizian Nasnar 1
  • Ali Ghasemian 2
  • Iman Akbarpour 3
1 M.Sc. Graduate, Wood Industry Engineering and Cellulosic Products, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran
2 Assoc., Prof., Dept. of Paper Science and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran
3 Assist., Prof., Dept. of Paper Science and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran
چکیده [English]

Today, use of recycled fiber is currently an important lignocellulosic source for paper production. In conventional (chemical) deinking and bleaching processes, sodium hydroxide (NaOH) and hydrogen peroxide (H2O2) are commonly used as the active alkali and bleaching agent, respectively. In this research, the recycled waste papers (70% ONP/30% OMG) were repulped by conventional method and deinked by combined washing and flotation processes. The prepared pulps were bleached with a conventional bleaching using calcium hydroxide (Ca(OH)2), as a substitute for NaOH, at different levels of 2 (C1), 4 (C2), 6 (C3), 8 (C4), and 10% (C5). In addition to determining its optimal amount of consumption, its performance in H2O2 bleaching compared to NaOH was evaluated. Conventional bleaching with H2O2 was also performed separately in the presence of NaOH, as a basis agent (control sample), and the optical and physical properties of standard handsheets (60 gm-2) were evaluated. The results of using Ca(OH)2 in place of NaOH in recycled pulp bleaching showed that its usage was desirable in terms of brightness value and similar physical properties, compared to those of conventional H2O2 bleaching system, while improving the performance of the bleaching process in the presence of NaOH. In general, experimental runs of C1 and C2 showed the highest degree of brightness, thickness (caliper), and bulk, but with increasing the usage of Ca(OH)2 to more than 4%, the papers with weaker optical and physical properties achieved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Waste paper deinking
  • Peroxide bleaching
  • Sodium hydroxide
  • Calcium hydroxide
  • Optical properties
  • Physical properties

مراجع

[1]. Akbarpour, I., Resalti, H., and Saraeyan, A. R. (2010). Enzymatic versus chemical deinking of old newspaper. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 25(2), 223-233.
[2]. Akbarpour, I., and Resalati, H. (2011). The Effect of different concentrations of cellulase enzyme on optical and physical properties of ONP deinked pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 2(1):1-15.
[3]. American Forest and Paper Association (AF&PA). (2019). Recycled paper, 15p.
[4]. Akbarpour, I., Ghasemian, A., Resalati, H., and Saraeian, A. (2018). Biodeinking of mixed ONP and OMG waste papers with cellulase. Cellulose, 25 (2): 1265-1280.
[5]. Ghasemian, A., and Akbarpour, I. (2011). The strategy of paper recycling and its position on supplying the lignocellulosic materials required for local pulp and paper industries. 1st Way Map Conference for Supplying of Raw Material and Development of Wood and paper Industry at Horizon 1404, p.4.
[6]. Akbarpour, I., Ghasemian, A., and Azizian Nasnar, A. (2021). Investigation of waste paper recycling and utilization rates on a global scale until 2028. 3rd National Conference on Science and novelty in wood and paper industry, 12p.
[7]. Bajpai, P. (2012). Environmentally friendly bleaching methods in the paper industry (Translated by Afra, E., Mehri Eraie, H., and Akbarpour, I). Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, 615p.
[8]. Helmling, O., Süss, U., and Eul, W. (1986). Upgrading of waste paper with hydrogen peroxide. In: Tappi Pulping Conference, Proceedings, Tappi Press, Atlanta, p. 407.
[9]. Zeinaly, F., Shakhes, J., and Firozabadi, M. D. (2009). Hydrogen peroxide bleaching of CMP pulp using magnesium hydroxide. BioResources, 4 (4): 1409-1416.‏
[10]. Attiogbe, F. K., Wang, W., McNeillie, A., and Francis, R. C. (2010). The peroxymonocarbonate anions as pulp bleaching agents. Part 2. Mechanical pulp brightening and effects of metal ions. BioResources, 5(4): 2221-2231.
[11]. Leduc, C., Martel, J., and Daneault, C. (2010). Efficiency and effluent characteristics from Mg (OH) 2-based peroxide bleaching of high-yield pulps and deinked pulp. Cellulose Chemistry and Technology, 44 (7): 271.‏
[12]. Behrooz, R., Ghasemi, S., Atoii, G. A., and Fatehi, P. (2012). Mg (OH) 2-based hydrogen peroxide bleaching of CMP pulps at high consistency. BioResources. 7 (1): 0161-0172.
[13]. Yun, N., and He, B. (2013). Mg (OH)2-based hydrogen peroxide bleaching of deinked pulp. BioResources, 8 (3): 4609-4618.‏
[14]. Ye, L., Hou, Q., Liu, W., Hong, Y., Zhang, J., and Zhang, R. (2012). Effect of partially substituting MgO for NaOH on bleaching of pine (Pinus massoniana) thermomechanical pulp. Carbohydrate polymers. 88 (4): 1435-1439.‏
[15]. Abd Rahman, N.S., and Azahari, B. (2012). Effect of calcium hydroxide filler loading on the properties of banana stem handsheets. BioResources, 7 (3): 4321-4340.
[16]. Doelle, K., and Bajrami, B. (2016). Calcium hydroxide as an alternative alkali for the oxygen bleaching stage of Kraft pulp. Cellulose Chemistry and Technology, 50 (9-10): 1055-1060.‏
[17]. Doelle, K., and Bajrami, B. (2018). Sodium Hydroxide and Calcium Hydroxide Hybrid Oxygen Bleaching with System. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 301 (1): 1-12.
[18]. Strand, A., Korotkova, E., Willför, S., Hakala, J., and Lindstedt, E. (2017). The use of calcium hydroxide as alkali source in peroxide bleaching of kraft pulp. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 32 (3): 444-451.
[19]. William, Scott. (1995). An Introduction to Paper Properties (Translated by Afra, A) Tehran: Aiezh Publications, 2016.
[20]. Bhardwaj, N. K., and Nguyen, K.L. (2005). Charges aspects of hydrogen peroxide bleached de-inked pulps. Colloids and Surfaces, A., 262 (1): 232-2337.
[21]. Hamzeh, Y., and Rostampour Haftkhani, A. (2008). Principles of Paper Chemistry. University of Tehran Press, 424p.
[22]. Rudi, H. Jalali Tarshizi, H. and Rasooli Garmarodi, I. (2016). Comparison of filler type performance on paper properties in the presence of cationic rosin sizing agent. Iranian Journal of Wood and Paper Sciences Research, 32 (2): 215-226.
نشریه جنگل و فرآورده های چوب
دوره 75، شماره 1
خرداد 1401
صفحه 73-84

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار