بررسی سرعت‌های واکنش لیگنین زدایی در مرحله نهایی خمیرسازی کرافت از باگاس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

در این مطالعه، سرعت­های واکنش لیگنین زدایی مرحله نهایی خمیرسازی کرافت از باگاس مورد مطالعه قرار گرفته است. خمیرسازی کرافت تحت شرایط: قلیای فعال 11/14 درصد (برحسب هیدروکسید سدیم و بر اساس وزن خشک ماده اولیه)، سولفیدیته 11/25 درصد و نسبت لیکور به ماده اولیه 20 به 1 انجام شد. 3 دمای بیشینه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی‌گراد و زمان واکنش
720-0 دقیقه (بسته به دمای بیشینه) انتخاب گردید. مقدار اولیه لیگنین کلاسون و لیگنین محلول در اسید باگاس به‌ترتیب برابر با 23/19 و 87/1 درصد تعیین شد. نتایج نشان داد که سرعت لیگنین­زدایی با توجه به بازده لیگنین براساس وزن خشک ماده اولیه از یک واکنش مرتبه یک پیروی می‌نماید و می‌توان لیگنین­زدایی در باگاس را حداقل به سه فاز تقسیم نمود. میزان ثابت سرعت مرحله آخر لیگنین­زدایی با تغییر دمای بیشینه پخت، تغییر می‌کرد. ثابت سرعت برای سه دمای بیشینه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی‌گراد به‌ترتیب min-1 103×6/1، min-1103×5/1 و1 min-103 ×4/1 تعیین گردید. انرژی فعال­سازی لیگنین­زدایی برای فاز نهایی در حدود 27/4 کیلوژول بر مول محاسبه شد. مقدار لیگنین خمیر در نقاط تلاقی فازهای دوم و سوم در سه دمای پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی‌گراد به‌ترتیب برابر با 66/4، 21/5 و 17/6 درصد به­دست آمد. بنابراین درصد لیگنین موجود در خمیر در نقاط تلاقی تابع درجه حرارت خمیرسازی است و با افزیش دمای پخت، کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation on the Kinetics of Residual Phases of Delignification at Pulping Process of Bagasse

چکیده [English]

The kinetics of the delignification at the residual phase of kraft pulping of bagasse was studied. Kraft pulping was carried out under chemical charge of %14.11 (as NaOH, based on O.D. bagasse), sulfidity of %25.11 and liquor to raw material ratio as 20: 1. The cooking maximum temperatures as 85, 70 and 55°C, were selected and reaction time varied from 0 to 720 min. based on maximum temperature. The initial Klason and acid soluble lignin content of bagaase were measured as %19.23 and %1.87, respectively. The rate of delignification was first order with respect to lignin yield based on oven dried raw material and the process at least can be divided into three delignification phases. The reaction rate constants of delignification varied with pulping maximum temperature. The values were 1.6×10-3 min-1, 1.5×10-3 min -1 and 1.4×10-3 min-1 for cooking maximum temperature of 85, 70 and 55°C, respectively. The activation energy of delignification was 4.27 kJ/mol for residual phases. Lignin content at the transition point of second and third phases was calculated as 4.66, 5.21 and 6.17 percent for the cooking times of 85, 70 and 55oC, respectively. Thus, at transition points, lignin content of the pulp is a function of pulping temperature and decreases with increasing of cooking temperature.



منابع

1.Dehghani Firouzabadi, M., Resalati, H., and Mirshokraei S.A. 2001. Bulk and residual delignification of populus deltoids in sulfate pulping. Pp: 376-381. In: Proceeding of the second international Iran and Russia conference, Agriculture and natural resources, Moscow, Russia.

2.Epelde, G., Lindgren, I.C.T., and Lindstrom, M.E. 1998. Kinetics of wheat straw delignification in soda and kraft pulping. Journal of wood chemistry and technology, 18:1.69-82.

3.Huang, G., Shi, J.X., and Langrish, T.A.G. 2007. NH4oH-KoH pulping mechanisms and kinetics of rice straw. Bioresource Technology, 98:1218-1223.

4.Park, S.Y., Koda, K., Matsumoto, Y., Meshitsuka, G., Yama, K.I. 1999. Kinetic comparison between delignification and silice removal during alkaline pulping of rice straw. Tappi Journal, 53:11.1492-1499.

5.Sabatier, J., Peniche, C.F. and Fernandez, N. 1993. Soda pulping of bagasse: delignification phases and kinetics. Holzschung, 47:313-317.

6.Shafi, M., Akhtaruzzaman, A.F.M and Mian, A.J. 1993. Kinetics of jute pulping. Holzforschung, 47:491-496.

7.Sarwar Jahan, M., Khalidul Islam, M., AJM Moynul Hasan. and Nasima, D.A. 2002. Investigation on soda and soda–anthraquinone (AQ) pulping of Saccharum sponataneum. TAPPSA.

8.Sarwar Jahan, M., Rubaiyat, A. and Sabina, R. 2007. Delignification kinetics of Trema orientalis (nalita) in kraft pulping. Korea Tappi J. 39:5.7-11.