اثر غلظت اتانول مایع پخت فرآیند جزءجزءسازی دی‌اکسید گوگرد-اتانول-آب (SEW) بر ویژگی‌های خمیر کاغذ کاج الدار (Pinus eldarica)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

10.22059/jfwp.2023.354544.1239

چکیده

یکی از بسترهای مؤثر و با عملکرد زیاد برای پالایشگاه ­های زیستی مواد لیگنوسلولزی، فرآیند جزءجزءسازی دی‌اکسید گوگرد-اتانول-آب (SEW) است. تعیین مناس ب­ترین درصد ترکیبات شیمیایی مایع پخت، موجب بهره ­وری بیش­تر این فرآیند می­ گردد. این مطالعه با هدف بررسی اثر غلظت اتانول مایع پخت فرآیند SEW بر ویژگی­ های خمیر کاغذ حاصل از چوب کاج الدار (Pinus eldarica) انجام شده است. بدین‌منظور، غلظت ­های مختلف اتانول (74-26 درصد وزنی/وزنی) در ترکیب با درصدهای مختلف آب و 12 درصد گاز دی‌اکسید گوگرد (به­ طور ثابت برای همة پخت­ ها) در نظر گرفته شد. عملیات پخت در یک دایجستر آزمایشگاهی در دمای بیشینه 135 درجه سانتی­ گراد به ­مدت 60 دقیقه برای همة تیمارها به­ طور یکسان انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت اتانول تا سطح 53 درصد، مقدار بازدة خمیر کاهش می­ یابد و با افزایش آن تا سطح 74 درصد، افزایش پیدا می­ کند. با افزایش غلظت اتانول، عدد کاپای خمیر کاهش می ­یابد و در غلظت ­های بیش­تر، این روند معکوس می ­شود. افزایش اندک pH مایع پخت (با افزایش غلظت اتانول)، موجب کاهش قابل ملاحظة درجة روشنی خمیر می­ گردد. با توجه به نمودار گزینش­ پذیری، به­ نظر می ­رسد که غلظت اتانول 41 درصد بهترین غلظت مورد استفاده در فرآیند SEW باشد که مناسب­ تر از غلظت­ های پیشنهادی 43/5 و 44 درصد محققین قبلی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of ethanol concentration of the SO2-ethanol-water (SEW) process liquor on the characteristics of Eldar pine (Pinus eldarica ) pulp

نویسندگان [English]

  • Aliasghar Tatari
  • Mohammadreza Dehghani Firouzabadi
  • Ali Ghasemian
Department of Paper Science and Engineering, Faculty of Wood and Paper Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GUASNR), Gorgan, Iran.
چکیده [English]

The SO2-ethanol-water (SEW) fractionation process is one of the most effective and high-performance platforms for biorefining lignocellulosic materials. Determining the most appropriate percentage of chemical compounds in the cooking liquor can increase process performance. The objective of this study was to investigate the effect of ethanol concentration in SEW cooking liquor on the properties of Pinus eldarica pulp. To achieve this, different ethanol concentrations (26-74%, w/w) in combination with varying percentages of water and fixed 12% SO2 were considered. Cooking was conducted in a laboratory digester at a maximum temperature of 135°C for 60 minutes for all treatments. The results showed that increasing the ethanol concentration to 53% decreased the pulp yield, but increasing it further to 74% increased the pulp yield. The kappa number of the pulp decreased as the ethanol concentration increased, but with a further increase in concentration, this was reversed. A slight increase in the pH of the cooking liquor (due to the increased ethanol concentration) significantly decreased pulp brightness. According to the selectivity curve, the best ethanol concentration used in the SEW process was 41%, which was consistent with the concentrations of 43.5% and 44% reported previously

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cooking liquor
  • Pinus eldarica
  • Pulp
  • SO2-ethanol-water (SEW)

مراجع

 [1]. Tatari, A., Dehghani Firouzabadi, M.R., Saraeyan, A.R., Aryaie Monfared, M.H., & Yadollahi, R., 2017. Effects of washing method on the bagasse pulping characteristics processed by the sulfur dioxide-ethanol-water (SEW) method. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 7(4), 549-559. (In Persian)
[2]. Akgül, M., Çöpür, Y., & Temiz, S. (2007). A comparison of kraft and kraft-sodium borohydrate brutia pine pulps. Building and Environment, 42(7), 2586-2590.
[3]. Liew, K.C., & Chong, E.W.N. (2016). The relationship of pulp yield with ethanol pulping concentrations on Acacia hybrid. Journal of the Indian Academy of Wood Science, 13(1), 44-47.
[4]. Arora, R., Singh, P., Sarangi, P.K., Kumar, S., & Chandel, A.K. (2023). A critical assessment on scalable technologies using high solids loadings in lignocellulose biorefinery: challenges and solutions. Critical Reviews in Biotechnology, pp: 1-18.
[5]. Eugenio, M.E., Ibarra, D., Martín-Sampedro, R., Espinosa, E., Bascón, I., & Rodríguez, A. (2019). Alternative raw materials for pulp and paper production in the concept of a lignocellulosic biorefinery. Cellulose, 12, 78.
[6]. Iakovlev, M., You, X., van Heiningen, A., & Sixta, H. (2014). SO2–ethanol–water (SEW) fractionation process: production of dissolving pulp from spruce. Cellulose, 21(3), 1419-1429.
[7]. Iakovlev, M., Hiltunen, E., & van Heiningen, A. (2010). Chemical pulping: paper technical potential of spruce SO2-Ethanol-Water (SEW) pulp compared to kraft pulp. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 25(4), 428-433.
[8]. Yamamoto, M., Iakovlev, M., & van Heiningen, A. (2014). Kinetics of SO2–ethanol–water (SEW) fractionation of hardwood and softwood biomass. Bioresource Technology, 155, 307-313.
[9]. Dehghani Firouzabadi, M., and Tatari, A. (2023). SO2-ethanol–water (SEW) and Kraft pulp and paper properties of Eldar pine (Pinus eldarica): a comparison study. Biomass Conversion and Biorefinery, pp: 1-9. DOI: 10.1007/s13399-023-03785-x.
[10]. Iakovlev, M., & van Heiningen, A. (2011). SO2-ethanol-water (SEW) pulping: I. Lignin determination in pulps and liquors. Journal of Wood Chemistry and Technology, 31(3), 233-249.
[11]. Oliet, M., Garcıa, J., Rodrıguez, F., & Gilarrranz, M. A. (2002). Solvent effects in autocatalyzed alcohol–water pulping: comparative study between ethanol and methanol as delignifying agents. Chemical Engineering Journal, 87(2), 157-162.
[12]. Sharazi, A.M., van Heiningen, A.R., Sumerskii, I., & Bacher, M. (2018). Sugarcane straw lignin obtained by sulfur dioxide-alcohol-water (SAW) fractionation: Effect of solvent. Industrial Crops and Products, 115, 235-242.
[13]. Sridach, W. (2010). The environmentally benign pulping process of non-wood fibers. Suranaree Journal of Science & Technology, 17(2), 105-123.
[14]. Iakovlev, M., You, X., Heiningen, A.V., & Sixta, H. (2014). SO2–ethanol–water (SEW) fractionation of spruce: kinetics and conditions for paper and viscose-grade dissolving pulps. RSC Advances, 4(4), 1938-1950.
[15] Tatari, A., Dehghani Firouzabadi, M.R., Saraeyan, A.R., & Aryaie Monfared, M.H. (2017). Comparative study of the characteristics of pulp and paper prepared by sulfur dioxide-ethanol-water (SEW) and soda from bagasse fiber. Iranian Journal of Wood and Forest Science and Technology, 24(3), 221-239. (In Persian)
[16]. Ni, Y., & Hu, Q. (1995). Alcell® lignin solubility in ethanol–water mixtures. Journal of Applied Polymer Science, 57(12): 1441-1446.
[17]. Iakovlev, M. (2011). SO2-ethanol-water (SEW) fractionation of lignocelluloscis, Doctoral Dissertation, Department of Forest Products Technology, Aalto University, Finland.
[18]. Iakovlev, M., & van Heiningen, A. (2012). Efficient fractionation of spruce by SO2‐ethanol‐water treatment: closed mass balances for carbohydrates and sulfur. ChemSusChem, 5(8), 1625-1637.
[19]. Sierra-Alvarez, R., & Tjeerdsma, B.F. (1995). Organosolv pulping of poplar wood from short-rotation intensive culture plantations. Wood and Fiber Science, 27(4), 395-401.
[20]. Christov, L.P., Akhtar, M., & Prior, B.A. (1998). The potential of biosulfite pulping in dissolving pulp production. Enzyme and Microbial Technology, 23(1-2), 70-74.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار