اثر آلوم و کیتوزان بر ساختار آب ‌سفید خروجی از توری ماشین کاغذ و ویژگی‌های کاغذ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی گروه چوب و کاغذ-دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار

چکیده

سابقه و هدف: پساب خروجی از واحدهای کاغذسازی دارای مقادیر بالایی از COD، مواد معلق جامد، رنگ و کدورت است. این آلاینده‌ها اثرات زیست محیطی شدیدی درپی دارند. همچنین در ساختار لجن حجم بالایی از آب وجود دارد. بنابراین نیاز به آبگیری لجن از ماموریت‌های اصلی تصفیه بهینه لجن محسوب می‌شود. فواید لخته‌سازی پلیمری در مقایسه با منعقدسازی، توانایی آنها در تولید فلاک‌های وسیع، فشرده و متراکم، با قدرت ته‌نشینی خوب، و وابستگی کمتر آن‌ها بهpH می‌باشد. همچنین جذب مقادیر زیاد آلومینیوم در بدن انسان اثرات خطرناکی ایجاد می‌کند. لذا استفاده از ترکیبات طبیعی در آماده سازی لجن جهت انعقاد و لخته‌سازی رو به افزایش است. همچنین کارخانه‌های کاغذسازی به علت مصرف حجم زیادی از آب به سمت سیستم‌های بسته گرایش یافته‌اند اما انباشتگی ذرات جامد در آب سفید در گردش یکی از محدودیت‌های این سیستم‌های بسته می‌باشد. در این پژوهش تلاش شده است تا با بکارگیری آلوم و کیتوزان به عنوان افزودنی پایانه تر، ضمن کاهش مواد جامد آب سفید در گردش، خواص مقاومتی خمیرکاغذ NSSC نیز افزایش یابد. از آنجایی که آماده‌سازی لجن با ترکیبات طبیعی از ارجعیت زیست محیطی بالاتری نسبت به ترکیب شیمیایی برخوردار است، در این تحقیق به بررسی کارایی کیتوزان در مقایسه و در ترکیب با آلوم پرداخته‌شد.
مواد و روش‌ها: خمیرکاغذ NSSC از کارخانه چوب و کاغذ مازندران با درجه‌روانی 10 ± 400 میلی‌لیتر((CSF تهیه شد. خشکی خمیرکاغذ در مقدار 3 درصد تنظیم شد و بعد از باز شدن الیاف در دستگاه الیاف باز کن،pH هر نمونه خمیرکاغذ به مقدار 7 تنظیم شد. سپس سوسپانسیون کاغذسازی با آلوم (سطوح مصرف 1 و 5/1 درصد)، کیتوزان (سطوح مصرف 8/0و 1 درصد) و آلوم کیتوزان (به ترتیب در دو سطح 1-8/0درصد و 5/1-1درصد ) تیمار شده و کاغذهای مربوطه ساخته شد. در نهایت خواص مقاومتی کاغذ دست‌ساز و خواص آب‌سفید حاصل از کاغذ‌سازی نیز اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد بهترین تیمار برای کاهش رنگ آب‌سفید، تیمار کیتوزان 1 درصد و برای CODو کدورت، آلوم-کیتوزان 5/1-1درصد می‌باشد که به ترتیب به میزان 24، 77 و 76درصد کاهش داشته‌اند. همچنین خواص مقاومتی ترکیدن، کشش و پارگی، تیمار کیتوزان 1 درصد به ترتیب با 10، 16 و 25 درصد افزایش نسبت به نمونه شاهد بهترین مقاومت‌ها را داشته است. در حالی‌که نتایج آزمون لهیدگی حلقه و مقاومت کنگره‌ای نمونه‌های تیمار شده با آلوم-کیتوزان 5/1-1درصد به ترتیب با 41 و 23 درصد افزایش نسبت به شاهد از تیمارهای دیگر بهتر بوده است.
نتیجه‌گیری: کیتوزان به ترتیب بیشترین اثر را بر COD ، کدورت و رنگ داشته است در حالیکه تیمار آلوم-کیتوزان تأثیر چشمگیری بر کدورت و COD داشته‌است. همچنین خواص مقاومتی کاغذ دست ساز ساخته شده با تیمار کیتوزان 1 درصد و تیمار آلوم-کیتوزان 1-8/0 درصد، نسبت به تیمار آلوم-کیتوزان 5/1-1 درصد و کیتوزان 8/0درصد، بهتر می‌باشد. نتایج آزمون لهیدگی حلقه و مقاومت به کنگره‌ای نمونه‌های تیمار شده با آلوم- کیتوزان 5/1-1 درصد و کیتوزان 8/0درصد، بهتر از تیمارهای دیگر بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of alum and chitosan treatment on the paper characteristics and the white water structure discharged from papermachine felt and paper characteristics

نویسنده [English]

  • ghasem asadpour 3
3 assistant prof.
چکیده [English]

Background and objectives: The effluent of paper machines contains high amounts of COD, suspended solids, color and turbidity. These pollutants have sever effects on environment. Also there are high amounts of water in the sludge structure. Therefore the dewatering of sludge is the main mission in an optimal sludge treatment. The polymeric flocculation has more advantages than coagulation like the production of large, compact and compressed flocs with good sedimentation properties and also lower dependence on PH. Also the absorption of high contents of aluminum causes dangerous effects on human body, therefore the application of natural components in sludge preparation for coagulation and flocculation shows an increasing trend. Papermakers tend to decrease water consumption with closed systems, but the accumulation of the suspended solid in white water is one of the limitations for this goal. In this research alum and chitosan were used as a wet end additive for decreasing the suspended solids in white water and increasing the NSSC strength properties. Due to the fact that the preparation of sludge with natural components is preferred to chemical components, the efficiency of chitosan with alum was studied in this research.
Material and methods: The NSSC pulp with freeness of 400±10 Ml was taken from mazandran wood and paper industries. The pulp consistency was 3% and the pH adjusted around 7 after the defibration of pulp. Then the pulps were treated with alum (in two levels of 1% and 1.5%), chitosan (0.8 % and 1%) and also the composition of alum+chitosan (0.8%-1% and 1%-1.5%) and finally handsheets were made. The strength properties of handsheets and the white water properties were measured.
Results: The results showed that the best treatment for the decreasing of the white water’s color was with 1% chitosan. For the reduction of COD and turbidity, the best treatment was the composition of alum+chitosan (1%-1.5%). The decreasing amounts of color, COD and turbidity was 24, 77 and 76 percent respectively. The strength properties like burst, tensile and tear were increased by 10, 16 and 25 percent respectively with 1% chitosan compared with control samples. The RCT and CMT of samples treated with alum+chitosan (1%-1.5%) increased by 41 and 23 percent respectively compared with control samples.
Conclusion: The chitosan has the most effect on COD, turbidity and color while the alum+ chitosan composition has the best effect on turbidity and COD. The strength properties of papers treated with 1% chitosan and alum+ chitosan( 1%-0.8%) was better than the papers which were treated with alum+ chitosan( 1%-1.5%) and chitosan(0.8%). The RCT and CMT of samples treated with alum+chitosan (1%-1.5%) and chitosan (0.8%) were better than other treatments.

کلیدواژه‌ها [English]

  • COD
  • Chitosan
  • Turbidity
  • Mechanical strength
  • White-water color
1.Ashori, A., Harun, J., Zin, W., and Nor Mohd. Yusoff, M. 2006. Enhancing Dry-Strength
properties of and kenaf (Hibiscus Cannabinus) paper through chitosan. Polymer-Plastic
Technology Engineering, 45: 1.125-129.
2.Ashori, A., Raverty, W.D., and Harun, J. 2005. Effect of chitosan addition on the surface
properties of Kenaf (Hibiscus Cannabinus) paper. Fibers and polymers, 6: 2. 174-179.
3.Bandpay, A. 2006. Properties of paper: an introduction. Aeij Press, Tehran, 338p. (In Persian) 4.Birjandi, N. 2009. A Comparative Study of Wastewater clean-up of Paper Recycling Industry
using Alum and Poly Aluminum Chloride coagulants. The 3rd Conference and Exhibition on
Environmental Engineering. Tehran University, Environment College. 10p.
5.Bobu, E., Nicu, R., Miranda, R., and Blanco, A. 2013. Flocculation Efficiency of Chitosan for
papermaking applications. Bio Resources, 8: 1. 768–784.
6.Desbrieres, J., Bobu, E., and Nicu, R. 2011. Chitosan as Cationic Polyelectrolyte in Wet-end
Papermaking Systems. Cellulose Chemistry and Technology, 45: 1-2. 105-111.
7.Eliasi, S., Jalali Torshizi, H., and Resalati, H. 2015. Effect of Alum Consumption Levels in
Alum-Rosin Sizing on Multilayered Paperboard Properties. Iranian Journal forest and wood
Product., 69: 2. 375-385. (In Persian)
8.Ghaffari, M., Ghasemian, A., Resalati, H., and Asadpour, Gh. 2012. Determination of The
Optimum Use of Cationic Starch on the Basis of the Mechanical Strengths of Mixed OCC
and Virgin NSSC pulps. Iranian Journal of Wood and Paper Industries 2: 2. 121-133. (In
Persian)
9.Hamzeh, Y. 2008. Principles of Papermaking Chemistry, University of Tehran Press, Tehran,
424p. (In Persian)
10.Kasmani, J., Samariha, A., and Nemati, M. 2014. Effect of Mixing Different Contents of
OCC Pulp on NSSC Pulp Strength. Bioresources, 9: 3. 5480-5487.
11.Lertsutthiwong, P., Chandrkrachhang, S., and Stevens, W. 2000. The Effect of the
Utilization of Chitosan on Properties of Paper. Journal of Materials and Minerals, 10: 1. 43–
52.
12.Li, H., Du, Y., and Xu, Y. 2004. Adsorption and Complex of Chitosan Wet-end Additives in
Papermaking System. Journal of Applied Polymer Science, 91: 4. 2642–2648.
13.Mehdinezhad, M.H., Bita, B., NikAein, M., Movahedian Attar, H. 2009. Efficiency alum -
chitosan and Moringa Olifera protein for bacteria and particles colloid eliminate form grimy
waters. Journal of Medicine sciences university of Gorgan, 31: 13. 60-69. (In Persian)
14.Mirshokraei, S.A. 2003. Pulp and Paper Technology, by, Aeij Press, Tehran, 500p. (In
Persian)
15.Peng, P., Zhou, X., and Ma, J. 2011. Water glass compound starch used as surface sizing
agent to improve the strength of linerboard. Bioresources, 6: 4. 4158-4167.
16.Pourkarim Dodangeh, H., Jalali Torshizi, H., Rudi H., and Ramezani, O. 2016 Performance
of nano fibrillated cellulose (NFC) and chitosan bio-polymeric system on recycled pulp and
paper properties of old corrugated containers (OCC). Iranian Journal of Wood and Paper
Industries, 7: 2. 297-309. (In Persian)
17.Rasolpour Hedaiati, N., Nazarnezhad, N., and Ramezani, O. 2013. Fiber Surface
Modification of Kraft Pulp in Presence of Chitosan Polymer. Iranian journal forest and wood
Product., 67: 3. 489-501. (In Persian)
18.Rudi, H., and Saedi, H. 2017. The effect of cationic-anionic starch multilayers formation on
CMP fibers on pulp and paper properties. Wood and Paper Science Research, 32: 1. 57-68.
19.Sarwarjahan, M., Noori, A., Ahsan, L., Chowdhury, D.A., and Nasima, M.A. 2009. Effects
of chitosan as dry and wet strength additive in bamboo and Acacia pulp. Ippta J, 21: 2.85-88.
20.Talaeipour, M., and Imani, R. 2017. Handbook of paper and board. Fadak eisatis Press,
Tehran, 632p. (In Persian)