تأثير نوع استات سلولز بر ويژگي هاي غشاي توليد شده از آن به منظور اولترافيلتراسيون آب سفيد خط توليد دستمال كاغذي

Effect of cellulose acetate types on produced membranes properties in order ultrafiltration of white water in tissue production line

هدف از اين تحقيق، تهيه و بررسي ويژگي‌هاي غشاي استات سلولز تهيه‌شده از سه نوع آلفاسلولز، براي اولترافيلتراسيون آب سفيد خط توليد دستمال كاغذي مي‌باشد.. بر اساس نتايج تحقيقات قبلي، غشاهاي اولترافيلتراسيون 100% از كل مواد جامد و 10 الي 20% از COD آب سفيد را كاهش مي‌دهد. در تحقيق ديگري بر روي نانوفيلتراسيون محلول غليظ حاصل از اولترافيلتراسيون آب سفيد كارخانه بازيافت كاغذ (با COD برابر mg/l 12800-9800) با استفاده از غشاي NTR-7450، COD در حدود 75-68% كاهش يافت. مواد و روش‌ها سه نوع استات سلولز از سه منبع سلولزي متفاوت (خمير كاغذ كرافت و SEW چوب استبرق، خمير كاغذ سوداي لينتر پنبه) براي تهيه غشا مورد استفاده قرار گرفت. غشا‌هاي استات سلولز با استفاده از روش وارونگي فاز از هر سه نوع استات سلولز تهيه شدند. براي بررسي ويژگي‌هاي غشا شامل تعيين ميزان شارآب خالص، تخلخل، تصفيه آب سفيد و ميزان انسداد منافذ آن از سلول بسته تحت فشار 1 تا bar 5 استفاده گرديد. نمونه آب سفيد قبل و بعد از اولترافيلتراسيون بر اساس استاندارد آزمايش آب و پساب (1998) آناليز شد و عكس‌هاي SEM از غشاهاي تهيه شده قبل و بعد از اولترافيلتراسيون آب سفيد گرفته شد. يافته‌ها استات سلولز خمير كاغذ كرافت استبرق و خمير كاغذ سوداي لينتر پنبه به‌علت داشتن درجه استخلاف و كريستاليته كمتر، خلل و فرج و جذب آب بيشتري در غشاي حاصل از آن‌ها ايجاد كرد كه مي‌تواند ناشي از آب‌دوستي بيشتر اين دو نوع استات سلولز باشد. در مقابل استات سلولز حاصل از خمير كاغذ SEW استبرق به دليل داشتن درجه استخلاف و كريستاليته بيشتر، غشاي حاصل از آن جذب آب و خلل و فرج كمتري داشت و شار آب خالص آن در محدوده اولترافيلتراسيون واقع شد. تصاوير SEM از مقاطع عرضي غشا نشان داد كه اندازه منافذ تعيين شده با استفاده از مقدار جذب آب و شار آب خالص، بزرگ‌تر از منافذ به‌دست آمده از تصاوير SEM است كه ناشي از وجود حفره‌هاي بزرگ در ضخامت غشا بود. نتايج حاصل از تصفيه اولترافيلتراسيون آب سفيد ماشين ساخت دستمال كاغذي بعد از شناورسازهاي با هواي محلول (DAF)، با استفاده از غشاي حاصل از استات سلولز خمير كاغذ SEW استبرق (SM5)، نشان داد كه اين غشا در حذف آلودگي كاملا كارآمد بوده است، زيرا شاخص‌هاي BOD، COD، TS و كدورت به‌ترتيب 3/72، 8/79، 8/99 و 1/98 درصد كاهش يافتند. نتيجه‌گيري نوع استات سلولز به‌لحاظ درجه استخلاف و كريستاليته بر ويژگي‌هاي غشا تاثير قابل توجهي داشته است به‌طوري كه استات سلولز خمير كاغذ SEW كه درجه استخلاف و كريستاليته بيشتري داشته است منجر به غشاي اولترافيلتراسيون همگن‌تر و با منافذ ريزتر و مقدار جذب آب كمتر نسبت به غشاي استات سلولز خمير كاغذ كرافت استبرق و سوداي لينتر پنبه شده است. نتايج حاصل از اولترافيلتراسيون آب سفيد كارخانه توليد دستمال كاغذي با غشاي استات سلولز SM5 نشان داد كه حذف آلاينده‌ها از آب سفيد به‌طور قابل ملاحظه‌اي صورت گرفته است.

The objective of this research was preparation of ultrafiltration membrane from three types of cellulose acetate which obtained from three cellulose sources. Membranes were applied for white water treatment of tissue production line. With regards to previous studies, ultrafiltration membranes reduced 100% of total solids and 10-20% of COD in white water treatment. In another study on Nano filtration of concentrate solution of white water ultrafiltration of recycle paper mill showed that COD of Nano filtration permeates (9,800–12,900 mg/L) by NTR-7450 membrane was decreased about 68-75% by NTR-7450 membrane. Materials and methods Three types of cellulose acetate from three sources of cellulose (SEW and Kraft pulp of milkweed wood, and soda pulp of cotton linter) were utilized for producing membrane with phase inversion method. Properties of membrane such as pure water flux, purification of white water and fouling were investigated by closed cell under the presser of 1 to 5 bars. The samples of white water were analyzed after and before purification based on Standard methods for the examination of water and wastewater (1998). In addition, the SEM images were taken from membranes before and after ultrafiltration of white water. Results Cellulose acetate from Kraft pulp of Milkweed wood and Soda pulp of cotton linter indicated more porosity and water content in their membranes due to their low DS and crystallite. Actually low DS led to more hydrophilic in these cellulose acetates. The cellulose acetate of SEW pulp showed the low porosity and water content in membrane due to more DS and crystallite. The pure water flux of its membrane was located in rang of ultrafiltration. The SEM pictures from cross section of membranes illustrated that the pore size from water content and pure water flux were larger than the pore size in SEM images. It was due to large hole in the thickness of membranes. The results of ultrafiltration of tissue machine white water which obtained from CA-membrane (SM5) showed that it quite efficient for removing pollution from white water. BOD (Biological Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), TS (Total solids) and turbidity were reduced 72.3%, 79.8%, 99.8% and 98.1% respectively. Conclusion The cellulose acetate type in terms of DS and crystalinity has considerable impact on membrane properties. Cellulose acetate of SEW pulp with more DS and crystalinity results in ultrafiltration membrane with smaller pores and lower water absorption than Cellulose acetate of milkweed Kraft pulp and soda pulp of cotton linters. The white water ultrafiltration of tissue factory by cellulose acetate membrane (SM5) showed that it considerably able to remove pollution from white water.