مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

امکان سنجی استفاده از افزودنی‌های محیط زیستی کتیرا و پلی آلومینیوم کلراید(PAC) در بهبودفرایند بازیافت کاغذ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشیار- دانشگاه تربیت مدرس
10.22034/ijwp.2025.2047040.1688
چکیده
بیان مساله و اهداف: یکی از مهم‌ترین منابع آلایندگی در صنعت کاغذ­سازی، استفاده از افزودنی­های مختلف می­باشد. لذا استفاده و معرفی افزودنی­های دوست­دار محیط­زیست در این صنعت و همچنین تحقیقات اخیر بسیار مورد تأکید و توجه بوده است. در این راستا تحقیقات گذشته نشان داده است که استفاده از پلی­آنیون طبیعی کتیرا به‌عنوان یک منبع سرشار همی­سلولزی (دارای ساختاری شاخه­دار و با وزن مولکولی خیلی زیاد)، ویژگی­های مقاومتی کاغذ بازیافتی چاپ ­و ­تحریر را به‌طور چشم‌گیری بهبود می­بخشد، اما به دلیل خاصیت آب‌دوستی فراوان این پلی­آنیون، استفاده از این افزودنی، سرعت آبگیری از سوسپانسیون خمیرکاغذ را کاهش می­دهد. با توجه به مشکل ذکر شده و همچنین وجود مقدار زیاد پرکننده در کاغذ چاپ و تحریر بکار بردن یک سازوکار مناسب به‌منظور بهبود ویژگی­های فرایندی به‌ویژه آبگیری و ماندگاری مؤثر می­باشد.
مواد و روشها: در این راستا پلی­آلومینیوم­کلراید عنوان یک پلی­کاتیون معدنی ارزان به‌منظور آماده­سازی الیاف و خنثی­سازی بار منفی سطح آن­ها برای جذب بهتر کتیرا مورد استفاده قرار گرفت. به‌منظور تحلیل دقیق شرایط، در این پژوهش تیمارهای مختلفی تعریف گردید تا بر اساس آن­ها به درک بهتری رسید. بر این اساس سیستم منفرد کتیرا (2 درصد وزن خشک خمیرکاغذ)، سیستم منفرد پلی­آلومینیوم­کلراید (سطوح مختلف 25/0، 5/0 و 1 درصد بر اساس وزن خشک خمیرکاغذ) و سیستم ترکیبی پلی­آلومینیوم­کلراید و کتیرا موردبررسی قرار گرفت.
نتایج: نتایج نشان داد که کتیرا به تنهایی توانست با بهبود پیونددهی، سبب افزایش شاخص کشش (حدود 15 درصد) و افزایش ماندگاری نرمه (حدود 27 درصد) نسبت به تیمار شاهد گردد؛ اما آبگیری را (62 واحد ml CSF) نسبت به تیمار شاهد کاهش دهد. در مقابل افزودن پلی­آلومینیوم­کلراید به تنهایی تأثیری بر شاخص کشش نداشت، اما آبگیری و ماندگاری نرمه را در سطح مصرف 25/0 درصد افزایش داد. افزودن پلی­آلومینیوم­کلراید و سپس کتیرا به سوسپانسیون خمیرکاغذ توانست نسبت به سایر تیمارها، همه ویژگی­ها را افزایش دهد.
نتیجه ­گیری: به نظر می­رسد افزودن پلی­آلومینیوم­کلراید در ابتدا باعث خنثی‌سازی آشغال­های آنیونی و در نتیجه کاهش بار منفی الیاف گردد و آمادگی جذب اتصال کتیرای آنیونی روی الیاف را تسهیل نماید. نتایج این تحقیق می­تواند در استفاده از محصولات طبیعی مانند کتیرا با فرایند آماده­سازی راحت­تر نسبت به بسیاری از افزودنی­های دیگر در آینده راهگشا باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Milani, H.S. and Rahmaninia, M., 2024. Improved drainage of LNFC-reinforced recycled pulp and mechanical properties of end papers by the zeolite-chitosan microparticle drainage aid system. BioResources, 19(1), p.84. https://doi.org/10.15376/biores.19.1.84-102
[2] 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, pp.328-332.https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.09.036
[3] Viana, L.C., Potulski, D.C., Muniz, G.I.B.D., Andrade, A.S.D. and Silva, E.L.D., 2018. Nanofibrillated cellulose as an additive for recycled paper. Cerne, 24(2), pp.140-148.https://doi.org/10.1590/01047760201824022518
[4] Lu, C., Rosencrance, S., Swales, D., Covarrubias, R. and Hubbe, M.A., 2020. Dry strength: Strategies for stronger paper. Make Paper Products Stand Out. Strategic Use of Wet End Chemical Additives, pp.155-196.
[5] Sabazoodkhiz, R., Rahmaninia, M. and Ramezani, O., 2017. Interaction of chitosan biopolymer with silica nanoparticles as a novel retention/drainage and reinforcement aid in recycled cellulosic fibers. Cellulose, 24(8), pp.3433-3444.https://doi.org/10.1007/s10570-017-1345-3
[6] Rahmati, Y., Rahmani Nia, M. and Tabarsa, M., 2017. The effect of cationic hemicellulose from Astragalus gossypinus on drainage and retention of recycled printing and writing paper pulp. Proceedings of the 8th National Seminar on Chemistry and Environment of Iran, Karaj. Available at: https://civilica.com/doc/678226.. In persian
[7] Rahmati, Y., Rahmania, M. and Tabarsa, M., 2016b. Investigating the performance of Astragalus gossypinus as a resistance additive in recycled printing and writing paper pulp. Proceedings of the 8th National Seminar on Chemistry and Environment of Iran, Karaj. Available at: https://civilica.com/doc/678227.. In persian
[8] Najideh, R., Rahmaninia, M. and Khosravani, A., 2021. Cellulose nanofibers made from waste printing and writing papers and its effect on the properties of recycled paper. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 12(2),pp.185-194. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20089066.1400.12.2.2.5
[9] Bagheri, S., Rahmaninia, M. and Behrooz, R., 2021. Performance of urea/NaOH as a green solvent in dissolving recycled cellulosic fiber fines residues. Cellulose Chemistry and Technology, 55(9-10), pp.971-979.
[10] Su, N., 2023. Spherical Polyelectrolyte Brushes as Flocculants and Retention Aids in Wet-End Papermaking. Molecules, 28(24), p.7984.https://doi.org/10.3390/molecules28247984
[11] Hubbe, M.A., Rojas, O.J., Argyropoulos, D.S., Wang, Y., Song, J., Sulić, N. and Sezaki, T., 2007. Charge and the dry-strength performance of polyampholytes: Part 2. Colloidal effects. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 301(1-3), pp. 23-32 https://doi.org /10.1016/ j.colsurfa.2006.11.053
[12] Asadpour, G.H., Resalati, H., Dehghani, M.R., Ghasemian, A. and Mohammad Nazhad, M., 2015. Comparison of using single and dual retention aid system on newspaper pulp properties. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 22(2), pp.75–93. Available at: https://sid.ir/ paper/ 156883/en.
[13] TAPPI T 200 sp-01. Laboratory beating of pulp (Valley beater method), Test Method TAPPI/ANSI T 200 sp-21
[14] TAPPI T 227 om-04. Freeness of pulp (Canadian standard method), Test Method T 227 om-21
[16] TAPPI T 261cm-00. Fines fraction by weight of paper stock by wet screening, Test Method T 261 cm-22.
[17] TAPPI T205-sp02. Forming handsheets for physical tests of pulp (Reaffirmation of T 205 sp-02)
[18] TAPPI T 494 om-01. Tensile properties of paper and paperboard (using constant rate of elongation apparatus) (Revision of T 494 om-01)
[19] Schäfer, J.L., Schölch, S., Prucker, O., Brandstetter, T., Rühe, J., Stockert, A.R.V., Meckel, T. and Biesalski, M., 2021. Accessibility of fiber surface sites for polymeric additives determines dry and wet tensile strength of paper sheets. Cellulose, 28(9), pp.5775-5791.https://doi.org/10.1007/s10570-021-03817-7
[20] Fan, J., Li, T., Ren, Y., Qian, X., Wang, Q., Shen, J. and Ni, Y., 2017. Interaction between two oppositely charged starches in an aqueous medium containing suspended mineral particles as a basis for the generation of cellulose-compatible composites. Industrial Crops and Products, 97, pp.417-424.https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.12.048
[21] Rahmaninia, M., Rohi, M., Ramezani, O. and Zabihzadeh, S.M., 2015. The Effect of Pulp Suspension pH on the Performance of Chitosan–Nanobentoniteas a Dry Strength Additive in Hardwood CMP Pulp. Forest and Wood Products, 68(2), pp.347-357.. https://doi.org/10.22059/jfwp.2015.54836
[22] Rahmaninia, M., Mirshokraei, S.A., Ebrahimi, G. and Nazhad, M.M., 2011. Effect of Cationic Starch-Nanosilica system on retention and drainage of washed OCC pulp.
[23] Merayo, N., Balea, A., de la Fuente, E., Blanco, Á. and Negro, C., 2017. Synergies between cellulose nanofibers and retention additives to improve recycled paper properties and the drainage process. Cellulose, 24(7),pp.2987-3000. https://doi.org/10.1007/s10570-017-1302-1
[24] Wu, C., Li, J.I.N., Zhang, L., Wang, W., Luo, C., Tian, X., Tian, Y., Zhang, X., Wang, C.H.E.N., Wang, R. and Li, J., 2020. Preparation of cationic softwood kraft pulp fibres as retention additive to produce reconstituted tobacco sheet via paper-making. Cell Chem. Technol, 54, pp.505-513.
[25] Tajik, M., Torshizi, H.J., Resalati, H. and Hamzeh, Y., 2018. Effects of cationic starch in the presence of cellulose nanofibrils on structural, optical and strength properties of paper from soda bagasse pulp. Carbohydrate polymers, 194, pp.1-8.https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.04.026