جداسازی لیگنین با فرآیند لیگنوبوست و تهیه مشتق سولفون دار شده محلول در آب از لیگنین موجود در مایع پخت سیاه سودای باگاس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 استادیار دانشکده شیمی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

کی از منابع مهم لیگنین، مایع پخت سیاه موجود در کارخانه‌های خمیرکاغذ سازی است که با توجه به حجم بالای مایع پخت تولید شده تیمار آن هم از نظر اقتصادی و هم از نظر محیط‌زیستی اهمیت زیادی دارد. لیگنین قلیایی به دلیل نامحلول بودن در آب و عدم واکنش‌‌پذیری، کاربرد‌های صنعتی محدودی دارد. بنابراین برای افزایش دامنه کاربردهایش نیازمند اصلاح شیمیایی است.. این تحقیق با هدف بررسی اصلاح شیمیایی لیگنین و تبدیل آن به فرآورده‌های محلول در آب انجام گرفته است. در این تحقیق ابتدا لیگنین موجود در مایع پخت سودای باگاس با فرآیند لیگنوبوست جدا شد و سپس فرآیند سولفونیشن با استفاده از سولفیت سدیم در سه شرایط واکنشی متفاوت (دمای 75 درجه سانتیگراد و زمان 6 ساعت، دمای 90 درجه سانتیگراد و زمان 6 ساعت و دمای 90 درجه سانتیگراد و زمان 4 ساعت) انجام شد. تغییرات ساختاری لیگنین با استفاده از دستگاه طیف سنج مادون قرمز (FTIR )، وزن مولکولی با استفاده از کروماتوگرافی اندازه طردی (SEC) ، رفتار حرارتی توسط آنالیز گرما وزن سنجی (TGA) و عناصر مشتقات محلول در آب از طریق دستگاه آنالیز عنصری (CHNS) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که لیگنین‌های سولفونه شده از نظر مقدار گروه‌های سولفونات با لیگنین اصلاح نشده متفاوت هستند و دارای مقادیر بیشتری از گروه سولفانات هستند. همچنین وزن مولکولی ، انحلال‌پذیری و پایداری حرارتی لیگنین‌های سولفونه شده به دلیل وجود گروه های سولفوانات نسبت به لیگنین اصلاح نشده افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Rastegarfar, N., Behrooz, R. and Bahramifar, N., 2011. Elimination of Phenol and Color fromPulping Black Liquor Using Electrocoagulation Process. Journal of Water & Wastewater, 2:45-52. (In Persian).

[2] Cardoso, M., Domingos, O. and Passos, M., 2009. Chemical composition and physical properties of black liquors and their effects on liquor recovery operation in Brazilian pulp mills. Fuel, 88: 756–763.

 [3] Frederick W. J., Noopila, T. and  Hupa M., 1991. Combustion Behaviour of Black Liquor at High Solids Firing, Tappi Journal, 74(12):163-170.

[4] Jin, W., Tolba, R., Wen, J., Li, K. and Chen, A., 2013. Efficient extraction of lignin from black liquor via a novel membrane-assisted electrochemical approach. Electrochimica Acta, 107: 611– 618.

  [5] Hupa ,M. Solin, P. and Hyöty, P., 1987. Combustion Behaviour of Black Liquor Droplet. Journal of Pulp and Paper Science, 13(2).

[6]Issa, R., Abou-Sekkina, M., Khedr, A. and Helece, W., 2011. New treatment of the black liquor produced from pulping of rice straw. Chemical Physics, 33: 2276-2278.

[7]  Inwood, J., 2014. Sulfonation of Kraft lignin to water soluble value added products. Bioresources, 13(1):53-70.

[8]  Vishtal, A. and Kraslawski, A., 2011. Challenges in industrial applications of technical lignins. Bioresources, 6(3): 3547-3568.

[9] Paula, S., 2010. Precipitation of lignin from Kraft black liquor. Bioresources, 4(3): 3547-3568.

[10]  Agrawal, A., Kaushik, N. and Biswas, S., 2014. Derivatives and applications of lignin. The SciTech Journal, 1(7): 30-36.

[11] Kamoun, A., Jelidi, A. and Chaabouni, M., 2003. Evaluation of the performance of sulfonated esparto grass lignin as a plasticizer–water reducer for cement. Cement and Concrete Research, 33: 995–1003.

[12]  Qian, Y., Deng, Y., Yi, C., Yu, H. and Qiu, X., 2011. Solution behaviors and dsorption characteristics of sodium lignosulfonate under different PH conditions. Bioresources, 6: 4695-4686.

[13] He, W. and Fatehi, P., 2015. Preparation of sulfomethylated softwood Kraft lignin as a dispersant for cement admixture. RSC Advances, 10: 3-19.

[14]  kordkheili, H.,  Najafi, S., Behrooz, R. and Pizzi, A., 2015. Investigation Changes in Structure and Thermal Properties of Glyoxalated Soda and Kraft Lignin. Journal of Forest and Wood Product, 68: 169-179. (In Persian).

[15]  Dalimova, G. N., Madzhidova, V. E. and Abduazimov, Kh. A., 1998. sulfomethylation of lignin. Chemistry of Natural Compounds, 34(2): 179-181.

[16]  Wu, H., Chen, F., Feng, Q. and Yue, X., 2012.Oxidation and sulfomethylation of alkali lignin extracted from corn stalk. BioResources, 7(3): 2742-2751.

 [17]  Konduri, M. and Fatehi, P., 2015. Production of water soluble hardwood Kraft Lignin via sulfomethylation using formaldehyde and sodium sulfite. Sustainable Chemistry & Engineering, 3(6): 1-34.

[18] Jadidian, F., Talaeipoor, M., Mahdavi, S. and. Hamassi, A.H., 2016. Evaluation of thermal energy and activated carbon production from bagasse pith. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 31(1):181-193. (In Persian).