تاثیر پیش‌تیمار آنزیمی خمیرکاغذ بازیافتی با توالی ترکیبی سلولاز و لاکاز در رنگ‌بری با پراکسید هیدروژن

Abstract

چکیدهسابقه و هدف: بازیافت فرآورده‌های مختلف کاغذی و مقوا می‌تواند بخش عمده کمبود مواد اولیه سلولزی موردنیاز برای تولید خمیروکاغذ را تأمین کند و از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی می‌تواند حائز اهمیت باشد. استفاده از خمیرکاغذ بازیافتی در کاغذسازی موجب کاهش کیفیت کاغذ نهایی می‌شود. لذا استفاده از پیش‌تیمار آنزیمی به‌طور مجزا یا توالی‌های ترکیبی و همچنین رنگ‌بری خمیرکاغذ می‌تواند در بهبود ویژگی‌های کیفی کاغذ نهایی حاصل از خمیرکاغذ بازیافتی مؤثر واقع شود. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر پیش‌تیمار آنزیمی با توالی ترکیبی سلولاز و لاکاز بر قابلیت رنگ‌بری خمیرکاغذ حاصل با پراکسید هیدروژن انجام شده است و ویژگی‌های کیفی خمیرکاغذ نهایی بعد از فرآیند رنگ‌بری مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در ابتدا مخلوط کاغذهای روزنامه و مجله باطله با استفاده از پیش‌تیمار آنزیمی (توالی ترکیبی سلولاز و لاکاز) و همچنین روش متداول شیمیایی مرکب‌زدایی شدند. پیش‌تیمار آنزیمی در قالب تیمارهای آزمایشی C1L1 (مصرف آنزیم سلولاز: 1/0 درصد و مدت زمان: 10 دقیقه؛ مصرف آنزیم لاکاز: 20u و مدت زمان: 120 دقیقه)، C1L2 (مصرف آنزیم سلولاز: 1/0 درصد و مدت زمان: 10 دقیقه؛ مصرف آنزیم لاکاز: u40 و مدت زمان: 120 دقیقه)، C2L1 (مصرف آنزیم سلولاز: 1/0 درصد و مدت زمان: 20 دقیقه؛ مصرف آنزیم لاکاز: 20u و مدت زمان: 120 دقیقه) و C2L2 (مصرف آنزیم سلولاز: 1/0 درصد و مدت زمان: 20 دقیقه؛ مصرف آنزیم لاکاز: u40 و مدت زمان: 120 دقیقه) تحت شرایط مشخص فرآیندی انجام گرفت. همچنین نمونه خمیرکاغذ شاهد (بدون افزودن مواد شیمیایی یا آنزیم) و خمیرکاغذ مرکب‌زدایی شده به روش متداول شیمیایی تهیه شدند. در ادامه رنگ‌بری خمیرکاغذهای مرکب‌زدایی شده با استفاده از سیستم رنگ‌بری با پراکسید هیدروژن شامل 2% پروکسید هیدروژن، 2% هیدروکسید سدیم، 2% سیلیکات سدیم، 2/0% کی‌لیت کننده DTPA و 1/0% سولفات منیزیم در داخل کیسه‌های پلاستیکی مجزا تحت شرایط فرآیندی درصد خشکی 10%، دمای 70 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان 2 ساعت در حمام بخار آب انجام گرفت. در پایان ویژگی‌های نوری و مقاومتی خمیرکاغذهای رنگ‌بری شده مورد ارزیابی قرار گرفتند.یافته‌ها: نتایج ارزیابی خمیرکاغذهای رنگ‌بری شده با پراکسید هیدروژن پس از مرکب‌زدایی با روش متداول شیمیایی و توالی‌های پیش‌تیمار آنزیمی سلولاز و لاکاز نشان داد که استفاده از پیش‌تیمار آنزیمی با توالی سلولاز و لاکاز در مرکب‌زدایی، عملکرد کلی فرآیند رنگ‌بری با پراکسید هیدروژن را بهبود می‌بخشد و در مقایسه با خمیرکاغذ از پیش مرکب‌زدایی شده به روش متداول شیمیایی، کاغذهای با ویژگی‌های نوری و مقاومتی به مراتب بهتری را بعد از رنگ‌بری نتیجه داده است. پیش‌تیمارهای C2L2 و C2L1 در بین‌تیمارهای ترکیبی آنزیمی بعد از رنگ‌بری با پراکسید هیدروژن، به‌ترتیب منجر به بهبود درجه روشنی به میزان 12/11 درصد (افزایش حدود 5 واحد) و 5/9 درصد (افزایش حدود 4 واحد) شدند. سفیدی کاغذ نیز در این پیش‌تیمارها به‌ترتیب به میزان 92/31 درصد و 54/24 درصد (افزایش حدود 9 و 6 واحد) افزایش یافته و زردی کاغذها نیز به‌ترتیب به میزان 19/40 و 25/44 درصد و ماتی کاغذ به‌ترتیب 74/37 و 97/23 درصد کاهش یافتند. همچنین، در تیمارهای آزمایشی C2L1 و C2L2، شاخص کششی کاغذ به‌ترتیب 17/29 درصد و 64/35 درصد (به‌ترتیب Nm/g 64/40 و Nm/g 7/38، طول پارگی به‌ترتیب 42/64 درصد و 99 درصد (km 92/5 و km 89/4) و شاخص ترکیدگی کاغذ نیز به‌ترتیب به میزان 85/70 درصد و 37/92 درصد (به‌ترتیب mN.m2/g 81/3 و kPa.m2/g 29/4) افزایش یافتند. شاخص‌های پارگی کاغذ در این تیمارها به‌طور متوسط در حدود mN.m2/g 82/6 و mN.m2/g 62/6 تعیین شدند که در مقایسه با خمیرکاغذ مرکب‌زدایی شده شیمیایی پس از رنگ‌بری کمی کمتر است اما در پیش‌تیمار با توالی ترکیبی C2L1 ، شاخص پارگی تقریباً معادل خمیرکاغذ مرکب‌زدایی شده شیمیایی به‌دست آمد.

Keywords

• خمیرکاغذ بازیافتی
• آنزیم سلولاز
• آنزیم لاکاز
• توالی آنزیمی
• قابلیت رنگ‌بری خمیرکاغذ