اثر آلوم و كيتوزان بر ساختار آب سفيد خروجي از توري ماشين كاغذ و ويژگي هاي كاغذ

The effect of alum and chitosan treatment on the paper characteristics and the white water structure discharged from papermachine felt and paper characteristics

سابقه و هدف: پساب خروجي از واحدهاي كاغذسازي داراي مقادير بالايي از COD، مواد معلق جامد، رنگ و كدورت است. اين آلاينده‌ها اثرات زيست محيطي شديدي درپي دارند. همچنين در ساختار لجن حجم بالايي از آب وجود دارد. بنابراين نياز به آبگيري لجن از ماموريت‌هاي اصلي تصفيه بهينه لجن محسوب مي‌شود. فوايد لخته‌سازي پليمري در مقايسه با منعقدسازي، توانايي آنها در توليد فلاك‌هاي وسيع، فشرده و متراكم، با قدرت ته‌نشيني خوب، و وابستگي كمتر آن‌ها بهpH مي‌باشد. همچنين جذب مقادير زياد آلومينيوم در بدن انسان اثرات خطرناكي ايجاد مي‌كند. لذا استفاده از تركيبات طبيعي در آماده سازي لجن جهت انعقاد و لخته‌سازي رو به افزايش است. همچنين كارخانه‌هاي كاغذسازي به علت مصرف حجم زيادي از آب به سمت سيستم‌هاي بسته گرايش يافته‌اند اما انباشتگي ذرات جامد در آب سفيد در گردش يكي از محدوديت‌هاي اين سيستم‌هاي بسته مي‌باشد. در اين پژوهش تلاش شده است تا با بكارگيري آلوم و كيتوزان به عنوان افزودني پايانه تر، ضمن كاهش مواد جامد آب سفيد در گردش، خواص مقاومتي خميركاغذ NSSC نيز افزايش يابد. از آنجايي كه آماده‌سازي لجن با تركيبات طبيعي از ارجعيت زيست محيطي بالاتري نسبت به تركيب شيميايي برخوردار است، در اين تحقيق به بررسي كارايي كيتوزان در مقايسه و در تركيب با آلوم پرداخته‌شد. مواد و روش‌ها: خميركاغذ NSSC از كارخانه چوب و كاغذ مازندران با درجه‌رواني 10 ± 400 ميلي‌ليتر((CSF تهيه شد. خشكي خميركاغذ در مقدار 3 درصد تنظيم شد و بعد از باز شدن الياف در دستگاه الياف باز كن،pH هر نمونه خميركاغذ به مقدار 7 تنظيم شد. سپس سوسپانسيون كاغذسازي با آلوم (سطوح مصرف 1 و 5/1 درصد)، كيتوزان (سطوح مصرف 8/0و 1 درصد) و آلوم كيتوزان (به ترتيب در دو سطح 1-8/0درصد و 5/1-1درصد ) تيمار شده و كاغذهاي مربوطه ساخته شد. در نهايت خواص مقاومتي كاغذ دست‌ساز و خواص آب‌سفيد حاصل از كاغذ‌سازي نيز اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد بهترين تيمار براي كاهش رنگ آب‌سفيد، تيمار كيتوزان 1 درصد و براي CODو كدورت، آلوم-كيتوزان 5/1-1درصد مي‌باشد كه به ترتيب به ميزان 24، 77 و 76درصد كاهش داشته‌اند. همچنين خواص مقاومتي تركيدن، كشش و پارگي، تيمار كيتوزان 1 درصد به ترتيب با 10، 16 و 25 درصد افزايش نسبت به نمونه شاهد بهترين مقاومت‌ها را داشته است. در حالي‌كه نتايج آزمون لهيدگي حلقه و مقاومت كنگره‌اي نمونه‌هاي تيمار شده با آلوم-كيتوزان 5/1-1درصد به ترتيب با 41 و 23 درصد افزايش نسبت به شاهد از تيمارهاي ديگر بهتر بوده است. نتيجه‌گيري: كيتوزان به ترتيب بيشترين اثر را بر COD ، كدورت و رنگ داشته است در حاليكه تيمار آلوم-كيتوزان تأثير چشمگيري بر كدورت و COD داشته‌است. همچنين خواص مقاومتي كاغذ دست ساز ساخته شده با تيمار كيتوزان 1 درصد و تيمار آلوم-كيتوزان 1-8/0 درصد، نسبت به تيمار آلوم-كيتوزان 5/1-1 درصد و كيتوزان 8/0درصد، بهتر مي‌باشد. نتايج آزمون لهيدگي حلقه و مقاومت به كنگره‌اي نمونه‌هاي تيمار شده با آلوم- كيتوزان 5/1-1 درصد و كيتوزان 8/0درصد، بهتر از تيمارهاي ديگر بوده است.

Background and objectives: The effluent of paper machines contains high amounts of COD, suspended solids, color and turbidity. These pollutants have sever effects on environment. Also there are high amounts of water in the sludge structure. Therefore the dewatering of sludge is the main mission in an optimal sludge treatment. The polymeric flocculation has more advantages than coagulation like the production of large, compact and compressed flocs with good sedimentation properties and also lower dependence on PH. Also the absorption of high contents of aluminum causes dangerous effects on human body, therefore the application of natural components in sludge preparation for coagulation and flocculation shows an increasing trend. Papermakers tend to decrease water consumption with closed systems, but the accumulation of the suspended solid in white water is one of the limitations for this goal. In this research alum and chitosan were used as a wet end additive for decreasing the suspended solids in white water and increasing the NSSC strength properties. Due to the fact that the preparation of sludge with natural components is preferred to chemical components, the efficiency of chitosan with alum was studied in this research. Material and methods: The NSSC pulp with freeness of 400±10 Ml was taken from mazandran wood and paper industries. The pulp consistency was 3% and the pH adjusted around 7 after the defibration of pulp. Then the pulps were treated with alum (in two levels of 1% and 1.5%), chitosan (0.8 % and 1%) and also the composition of alum+chitosan (0.8%-1% and 1%-1.5%) and finally handsheets were made. The strength properties of handsheets and the white water properties were measured. Results: The results showed that the best treatment for the decreasing of the white water’s color was with 1% chitosan. For the reduction of COD and turbidity, the best treatment was the composition of alum+chitosan (1%-1.5%). The decreasing amounts of color, COD and turbidity was 24, 77 and 76 percent respectively. The strength properties like burst, tensile and tear were increased by 10, 16 and 25 percent respectively with 1% chitosan compared with control samples. The RCT and CMT of samples treated with alum+chitosan (1%-1.5%) increased by 41 and 23 percent respectively compared with control samples. Conclusion: The chitosan has the most effect on COD, turbidity and color while the alum+ chitosan composition has the best effect on turbidity and COD. The strength properties of papers treated with 1% chitosan and alum+ chitosan( 1%-0.8%) was better than the papers which were treated with alum+ chitosan( 1%-1.5%) and chitosan(0.8%). The RCT and CMT of samples treated with alum+chitosan (1%-1.5%) and chitosan (0.8%) were better than other treatments.