استفاده از کایتوزان به عنوان کی لیت کننده در مرکب زدایی از خمیر کاغذ حاصل از بازیافت کاغذ روزنامه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران.

2 گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، مازندران، ایران.

10.22059/jfwp.2023.351798.1230

چکیده

ستفاده از کی ­لیت­ کننده ­ها به‌منظور افزایش کارایی پراکسید هیدروژن از مباحث مهم در فرآیندهای مرتبط می ­باشد. به‌طورکلی در این فرآیندها استفاده از کی­ لیت­ کننده ­های سنتزی مانند اتیلن­دی­آمین تترا استیک­اسید (EDTA) متداول است. بررسی امکان جایگزینی این‌گونه ترکیبات سنتزی با کی­ لیت ­کنندة طبیعی دوست­دار محیط زیست موضوع مهم و قابل توجهی است. در این مطالعه، ابتدا عملکرد پراکسیدهیدروژن در فرآیند مرکب­ زدایی بررسی شد سپس تأثیر کی ­لیت­ کنندگی پلیمر زیستی کایتوزان در فرآیند مرکب­ زدایی از خمیرکاغذ حاصل از بازیافت کاغذ روزنامة باطله مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور پراکسید هیدروژن در کنار فرآیند شناورسازی بر بیشتر ویژگی ­های نوری تأثیر مثبت و بر مقاومت به ترکیدن و مقاومت به پاره شدن تأثیر کاهشی داشته است. همچنین بر مقاومت به تا خوردن و مقاومت به کشش بدون تأثیر بوده است. کی‌لیت­ کنندگی کایتوزان همانند EDTA­ موجب بهبود درجة روشنی، شاخص سفیدی، کاهش تعداد لکه در واحد سطح و جذب یون ­های فلزی از خمیرکاغذهای بازیافتی در مقایسه با تیمار بدون­ کی ­لیت­ کننده شده است. همچنین در مورد میزان حذف مرکب، کی­ لیت­ کنندة EDTA از کایتوزان موفق­ تر عمل نموده است. همچنین هر دو کی لیت­ کننده در مقایسه با تیمار بدون کی ­لیت ­کننده، سبب بهبود شاخص­ های مقاومت به پاره شدن و ترکیدن شدند، اما تأثیری بر مقاومت به تا خوردن و کشش نداشته ­اند. تحقیق حاضر می­ تواند قدمی مناسب و امیدبخش در راستای جایگزینی و استفاده از محصولات ارزشمند طبیعی دوست­­دار محیط زیست مانند کایتوزان به‌جای فرآورد­های صنعتی کی­ لیت­ کنندة مانند EDTA­ باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Using chitosan as a chelating agent in deinking of recycled old newsprint pulp

نویسندگان [English]

  • Mehdi Rahmaninia 1
  • Roghayeh Kalagar 1
  • Habibollah Younesi 2
1 Wood and Paper Science and Technology Department, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, I.R. Iran.
2 Department of Environmental Science, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, I.R. Iran.
چکیده [English]

The application of chelating agents to increase the efficiency of hydrogen peroxide is important in various related processes. Synthetic chemicals such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) are commonly used in these processes. The feasibility of using natural and environmentally friendly products instead of synthetic materials is an important and interesting subject. In this study, the performance of hydrogen peroxide in the deinking process was considered and the use of chitosan as a natural chelating agent in the deinking process of waste newspapers was investigated. The results showed that hydrogen peroxide bleaching along with the deinking process had a positive impact on the optical properties and reduced the burst and tear indices with no effect on the tensile and fold strengths. Chitosan, similar to the EDTA chelating agent, improved brightness, whiteness, dirt removal, and metal ion absorption in comparison with the treatment without a chelating agent. EDTA performs better than chitosan in removing ink from the pulp. Furthermore, in comparison to the treatment without a chelating agent, both chelating agents improved tear and burst indices, but had no effect on the fold and tensile strengths. The current research can be a small but promising step in using natural materials, such as chitosan biopolymers, instead of synthetic chelating agents, such as EDTA.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biopolymer
  • EDTA
  • Ink elimination
  • Mechanical properties
  • Optical properties
  • Recycled paper

مراجع

[1]. Kermanian, H., Razmpour, Z., Ramezani, O., Mahdavi, S., Rahmaninia, M., and Ashtari, H. )2013(. The influence of refining history of waste NSSC paper on its recyclability. BioResources, 8(4): 5424-5434.
[2]. Sabazoodkhiz, R., Rahmaninia, M., and Ramezani O. )2017(. Interaction of Chitosan Biopolymer with Silica Nano-particle as a Novel Retention/Drainage and Reinforcement Aid in Recycled Cellulosic Fibers. Cellulose, 24: 3433-3444.
[3]. Bajpai, P. (2012). Environmentally Benign Approaches for Pulp Bleaching (2nd Edition). Elsevier, 395 p.
[4]. Jiang, C., and Ma, J. (2000). Encyclopedia of separation science, level iii. Practical applications, deinking of waste paper. Flotation, 2537-2544.
[5]. Li, Z., Dou, H., Fu, Y., and Qin, M. (2015). Improving the hydrogen peroxide bleaching efficiency of aspen chemithermomechanical pulp by using chitosan. Carbohydrate Polymers, 132: 430-436.
 [6]. Rahmaninia, M., Jahan Latibari, A., Mirshokraei, A., and Azadfallah, M. (2008). The influence of newspaper aging on optical properties of its de-Inked pulp. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 32(1): 35-39.
 [7]. Oviedo, C., and Rodríguez, J. (2003). EDTA. The chelating agent under environmental scrutiny. Quimica Nova, (26)6: 901-905.
[8]. Fu, F., and Wang, Q. (2011). Removal of heavy metal ions from waste waters. A review. Journal of Environmental Management, 92(3): 407-418.
[9]. Sankari, M., and Aksela, R. (2011). Environmental Friendly Chelating Agents in Pulp & Paper Industry–Mill Scale Experiences. Wochenblatt für Papierfabrikation 8: 34-37.
[10]. Crini, G., Morin-Crini, N., Fatin-Rouge, N., Déon, S., and Fievet, P. (2014). Metal removal from aqueous media by polymer-assisted ultrafiltration with chitosan. Arabian Journal of Chemistry, 10: 3826-3839.
[11]. Kumar, P., Dutta, J.D., and Tripathi, V.S. (2004). Chitin and chitosan. Chemistry, properties and applications. Journal of Scientific & Industrial Research, 63: 20-31.
[12]. Rohi, M., Ramezani, O., Rahmaninia, M., Zabihzadeh, S.M., and Hubbe, M.A. (2016). The influence of pulp suspension pH on the performance of chitosan as a strength agent for paper. Cellulose Chemistry and Technology, 50(7-8), 873-878.
[13]. Ashori, A., Harun, J., Zin, W., and Yusoff, M., (2006). Enhancing dry-strength properties of kenaf (hibiscus cannabinus) paper through chitosan. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 45(1), 125-129.
[14]. Rahmaninia, M., Rohi, M., Hubbe, M.A., Zabihzadeh, S.M., and Ramezani, O. (2018). The performance of chitosan with bentonite microparticles as wet-end additive system for paper reinforcement. Carbohydrate Polymers, 179: 328-332.
  [15]. Sobhanardakani, S., Zandipak, R., Parvizimosaed, H., Javanshir Khoei, A., Moslemi, M., Tahergorabi, M., Hosseini, S.M., and Delfieh, P. (2014). Efficiency of chitosan for the removal of Pb (ii), Fe (ii) and Cu (ii) ions from aqueous solutions. Iranian Journal of Toxicology, 8(26): 1145-1151.
[16]. Gamage, A., and Shahidi, F. (2007). Use of chitosan for the removal of metal ion contaminants and proteins from water. Food Chemistry, 104(3): 989-996.
[17]. Dai, B., Cao, M., Fang, G., Liu, B., Dong, X., Pan, M., and Wang, S. (2012). Schiff base-chitosan grafted multiwalled carbon nanotubes as a novel solid-phase extraction adsorbent for determination of heavy metal by ICP-MS. Journal of Hazardous Materials, 219: 103-110.
[18]. He, J.C., Zhou, F.Q., Mao, Y.F., Tang, Z.N., and Li, C.Y. (2013). Preconcentration of trace cadmium (II) and copper (II) in environmental water using a column packed with modified silica gel-chitosan prior to flame atomic absorption spectrometry determination. Analytical Letters, 46(9): 1430-1441.
[19]. Cui, C., He, M., Chen, B., and Hu, B. (2014). Chitosan modified magnetic nanoparticles based solid phase extraction combined with ICP-OES for the speciation of Cr (III) and Cr (VI). Analytical Methods, 6(21): 8577-8583.
[20]. TAPPI T 200 sp-01. Laboratory Beating of Pulp (Valley beater method). 2007.
[21]. TAPPI T 205 sp-02. Forming Handsheets for Physical Tests of Pulp. 2007.
[22]. TAPPI T 452 om-02. Brightness of Pulp, Paper, and Paperboard (directional reflectance at 457 nm). 2007.
[23]. TAPPI T 425 om-02. Opacity of paper (15/d geometry, illuminant A/2°, 89% reflectance backing and paper backing). 2007.
[24]. TAPPI T 537 om-02. Dirt count in paper and paperboard (optical character recognition–ocr). 2007.
[25]. TAPPI T 562 om-05. CIE whiteness and tint of paper and paperboard (45/0 geometry, c/2 illuminant/observer), 2007.
[26]. TAPPI, T 403 om-97. Bursting strength of paper. 2007.
[27]. TAPPI T 414 om-98. Internal tearing resistance of paper. 2007.
[28]. TAPPI T494 om-01. Tensile properties of paper and paperboard (using constant rate of elongation apparatus). 2007.
[29]. TAPPI T 511 om-02. Folding endurance of paper (MIT tester). 2007.
[30]. INGEDE Method No.2. Measurement of optical characteristics of pulps and filtrates from deinking processes. 2014.
[31]. Ghasemi, s., Berooz, R.K., Fatehi, P., and Ni, Y., 2012. Impact of acid washing and chelating on Mg(OH)2 base hydrogen peroxide bleaching of mixed hardwood CMP at a high consistency. BioResources, 5(4): 2258-2267.
[32]. Sadeghi, A., and Behrooz, R. 2012. Investigtion on the optimal dosage of hydrogen peroxide and sodium hydroxide to improve flotation deinking efficiency for mixed waste papers. Journal of Forest and Wood Product, 65(2): 157-168. (In Persian)
[33]. Zeronian, S.H., and Inglesby, M.K., 1995. Bleaching of cellulose by hydrogen peroxide. Cellulose, 2(4): 265-272.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار