بهينه سازي متغيرهاي موثر پيش تيمار فراصوت بر جوهرزدايي شيميايي كاغذ روزنامه باطله با روش سطح پاسخ

Optimization of effective parameters on ultrasonic pre-treatment in chemical deinking of old newspaper by the Response Surface Methodology

در سال هاي اخير، بازيافت كاغذ به دلايل متعددي از جمله نگراني هاي زيست محيطي و صرفه اقتصادي افزايش چشمگيري يافته است. امواج فراصوت در صنعت كاغذسازي در مراحل مختلفي به كار گرفته مي شود. جوهرزدايي تاثير مهم و تعيين كننده اي در بازيافت كاغذ روزنامه دارد. هدف اين پژوهش، جوهرزدايي با استفاده از پيش تيمار فراصوت به همراه روش شيميايي براي بهبود خواص نوري كاغذهاي روزنامه به عنوان ماده اوليه سلولزي است. جوهرزدايي شيميايي با استفاده از پراكسيد هيدروژن، هيدروكسيد سديم، سيليكات سديم، پلي سوربات 80 و DTPA انجام گرفت. تاثير متغيرهاي مهم پيش تيمار فراصوت از جمله دماي حمام فراصوت و زمان قرارگيري در معرض امواج فراصوت بر بازده جوهرزدايي با استفاده از روش سطح پاسخ بر مبناي طراحي مركب مركزي بررسي شد. پس از تيمار شيميايي خميرهاي كاغذ بازيافتي حاصل، بيشترين و كمترين درصد بازده جوهرزدايي كاغذ دست ساز ساخته شده بر اساس استاندارد 88-om 205T با گراماژ 60 گرم بر متر مربع، به ترتيب 88 و 45 درصد محاسبه شد. منحني هاي سطحي و سه بعدي براي نشان دادن اثر متقابل متغيرهاي مستقل با متغير پاسخ (بازده جوهرزدايي) ايجاد شد. آزمون آناليز واريانس نشان داد كه مدل نمايي، بهترين مدل براي تبيين برهم كنش متغيرهاست. پيش تيمار فراصوت به افزايش درجه روشنايي و كاهش ماتي كاغذ روزنامه بازيافتي حاصل در مقايسه با نمونه شاهد انجاميد. براساس نتايج آزمون، تاثير هريك از متغيرها در بازده جوهرزدايي معني دار بود و زمان فراصوت، موثرترين عامل معرفي شد. شرايط بهينه براي دستيابي به بيشترين بازده جوهرزدايي (86/95 درصد) دماي حمام فراصوت 47 درجه سانتي گراد و زمان فراصوت 31 دقيقه تعيين شد.

Recently, paper recycling has been significantly increased for several reasons such as environmental concerns and coast-saving. Ultrasound is used in the paper industry at various stages. Deinking has an important and determinant role in the recycling of newspapers. The aim of this study was to conduct the process of deinking in order to improve the optical properties of newspaper as a cellulosic material by using ultrasonic pretreatment combined with chemical method. The hydrogen peroxide, sodium hydroxide, sodium silicate, poly sorbent 80, and Diethylenetriaminepentaacetic acid were utilized for chemical deinking. Effect of important parameters of ultrasonic pretreatments such as ultrasonic bath temperature and sonication time on deinking efficiency was investigated by using response surface methodology based on central composite design. After chemical treatment of obtained recycled pulps, maximum and minimum efficiency of deinking for hand sheet papers with 60 gsm grammage according to standard T 205om-88 were calculated about 88 and 45% respectively. Surface and 3D curves were created to show the interactions of the independent variables with response one (deinking efficiency). Based on the ANOVA test, the quadratic model presented the best explanation of variables interaction. Ultrasonic pretreatments increased brightness and decreased opacity of obtained recycled newspaper compared to the control ones. According to the statistical analysis, the effect of each variable on deinking efficiency was significant and sonication time was introduced as the most effective factor. In addition, 47 oC ultrasonic bath temperature and 31 min sonication time were determined as the optimal conditions for maximum deinking efficiency (86.95%).