کاربرد هیدروکسید پتاسیم در خمیر کاغذ

کاربرد هیدروکسید پتاسیم در خمیر کاغذ

در برخی کشورها به دلیل کمبود منابع کاغذی از روش های دیگری برای جبران این کمبود استفاده می شود. بقایای محصول می تواند جایگزین خوبی برای الیاف خمیر چوب باشد. بقایای گیاهی معمولاً ماهیتی حجیم دارند. بنابراین حمل و نقل این مواد اولیه مشکل بزرگی است. از سوی دیگر، بقایای محصول تولید شده در یک منطقه خاص برای تغذیه یک آسیاب خمیر کاغذ کافی نیست. آسیاب خمیر در مقیاس کوچک نه از نظر زیست محیطی و نه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.

بقایای گیاهی هنگام استفاده به عنوان مواد خام خمیر دارای تعدادی محدودیت هستند. بقایای گیاهی حاوی مقادیر زیادی سلول سیلیس و پانسمانیک است که استفاده از این مواد خام را در فرآیندهای خمیر قلیایی معمولی محدود می کند. بنابراین تلاش های زیادی برای رفع این محدودیت ها صورت گرفته است. در فرآیند ورز دادن اسید آلی با اسیدهای پراکسی، سیلیس روی سطوح الیاف باقی می ماند. بنابراین سیلیس در بازیافت محیط اسید آلی مصرفی مشکلی ایجاد نمی کند. در این فرآیند ورز دادن، لیگنین و همی سلولزهای محلول به راحتی از مایع خمیر مصرفی جدا می شوند و مواد بازیافتی می توانند به مواد بیوشیمیایی و سوخت های زیستی تبدیل شوند.

از سال 2006، مفهوم پالایشگاه زیستی، یک حوزه کلیدی برای دانشمندان و سیاست گذاران جنگل برای مقابله با تغییرات آب و هوا و همچنین بازار رقابتی خمیر کاغذ بوده است. پیش هیدرولیز یا پیش استخراج قبل از ورز دادن شیمیایی می تواند برخی از سلول های پارانشیم غیر فیبری را حذف کند و برخی از مشکلات مربوط به خمیر غیر چوبی را حل کند.

در عین حال، سوخت های زیستی و سوخت های بیوشیمیایی را می توان از مشروب از پیش استخراج شده تولید کرد. ورز دادن هیدروکسید پتاسیم نیز برای غلبه بر مشکلات مربوط به ورز دادن بقایای محصول پیشنهاد می شود.

آمونیاک آبی با مقدار کمی هیدروکسید پتاسیم (KOH) مخلوط شد تا مشروب پخت و پز ساخته شود که مشروب سیاه را با مواد مغذی معدنی مانند پتاسیم و نیتروژن غنی می کند که می تواند به عنوان کود استفاده شود. خمیر کاه برنج با فرآیندهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و عملکرد خمیر مرغوب با فرآیند KOH بدست آمد.

بررسی خواص خمیر کاغذ

خواص خمیر کاغذ تولید شده از کاه برنج با فرآیندهای ترکیبی مونو اتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم

فرآیند ساخت کاغذ خمیر کاه به روش هیدروکسید پتاسیم در زمینه فناوری کاغذ می باشد. مشخصه آن این است که ماده شیمیایی اضافه شده به قابلمه عمدتاً هیدروکسید پتاسیم است و مشروب سیاه تولید شده در فرآیند تولید کاغذ منبع آلودگی محسوب نمی شود و نیازی به تصفیه پیچیده ندارد و پس از خنثی سازی توسط اسید، می توانید گیاه را مستقیماً به عنوان یک کود ترکیبی آلی حاوی پتاسیم، نیتروژن و فسفر ترک کنید. روش ابداع شده کاربردهای گسترده ای دارد.

در این تحقیق از کاه برنج به عنوان ماده اولیه استفاده شد. هیدروکسید پتاسیم با مونو اتانول آمین (MEA) به عنوان یک نوشیدنی ترکیب شد. در سایر فرآیندها از NaOH/Na2So3، KOH/K2So3 و KOH 14% به عنوان خمیر مرجع استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از MEA خالص (15 درصد) بیشترین عملکرد و بالاترین عدد کاپا را ایجاد کرد. با استفاده از هیدروکسید پتاسیم به عنوان افزودنی در خمیر MEA، میزان دفع، عملکرد و تعداد کاپا کاهش یافت و کمترین عملکرد و کمترین مقدار کاپا مربوط به MEA (15%) با KOH (40%) ترکیب شد.

علاوه بر این، در خمیر KOH مشاهده شد که با افزایش غلظت MEA به عنوان افزودنی، عملکرد کل افزایش اما تعداد کاپا و محتوای دفع آن کاهش یافت. نتایج نشان داد که بیشترین شاخص کششی و گسیختگی مربوط به MEA (15%) با KOH (20%) و بیشترین شاخص آسیاب مربوط به تیمار NaOH/Na2SO3 بود. با توجه به ویژگی های نوری، مشخص شد که بیشترین روشنایی در K2SO3/KOH و بیشترین کدورت مربوط به KOH14 درصد به دست آمد. نتایج نشان می دهد که فرآیند MEA در ترکیب با هیدروکسید پتاسیم می تواند بر روی خواص کاه برنج و تولید خمیر به ویژه از نظر استحکام مکانیکی، از نظر ترکیب فرآیند سودا و هیدروکسید پتاسیم کاملاً موفق باشد.

ارزیابی خواص خمیر برنج با ترکیب مونو اتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم

کاه برنج به عنوان یک ماده خام جایگزین برای به دست آوردن خمیرهای سلولزی استفاده می شود. در یک آزمایش، ورز دادن با استفاده از معرف‌های کلاسیک مانند سودا (با آنتراکینون و پارابنزوکینون به عنوان مواد افزودنی)، هیدروکسید پتاسیم و فرآیند کرافت انجام شد. محتویات هولوسلولز، آلفا سلولز و لیگنین در کاه برنج (به ترتیب 60.7، 41.2 و 21.9 درصد وزنی) مشابه برخی از مواد خام چوبی مانند کاج و اکالیپتوس و مواد غیر چوبی مختلف مانند درخت زیتون، کاه گندم و ساقه های آفتابگردان آزمایش خمیر با استفاده از سودا و آنتراکینون، سودا و پارابنزوکینون با وزن 1 درصد، هیدروکسید پتاسیم و سولفات سدیم (فرایند کرافت) در دو شرایط عملیاتی مختلف انجام شد.

1.  10 درصد وزنی: غلظت معرف، 170 درجه سانتیگراد و 60 دقیقه.
2. معرف 15 درصد وزنی: 180 درجه سانتیگراد به مدت 90 دقیقه.

نسبت جامد به مایع در هر دو مورد 6 بود. ورقه های کاغذی تهیه شده از خمیر استخراج شده با جوش شیرین (15 درصد وزنی) و AQ (1 درصد وزنی) در دمای 180 درجه سانتی گراد و خمیر 90 دقیقه با بهترین شاخص زهکشی، طول شکست، شاخص کشش و ترکیدگی 23 درجه SR، 3494 متر، 3.34٪ و 2.51 کیلونیوتن بر گرم، است.

نتیجه گیری

بررسی خواص خمیر حاصل از کاه برنج با فرآیندهای ترکیبی مونو اتانول آمین و هیدروکسید پتاسیم، رنگ خوب کاغذ را نشان داد. این منجر به استفاده معقول تر از این منابع الیاف غیر چوبی با هزینه کم سرمایه می شود.