بررسي سرعت‌هاي واكنش ليگنين زدايي در مرحله نهايي خميرسازي كرافت از باگاس

Investigation on the Kinetics of Residual Phases of Delignification at Pulping Process of Bagasse

در اين مطالعه، سرعت هاي واكنش ليگنين زدايي مرحله نهايي خميرسازي كرافت از باگاس مورد مطالعه قرار گرفته است. خميرسازي كرافت تحت شرايط: قلياي فعال 11/14 درصد (برحسب هيدروكسيد سديم و بر اساس وزن خشك ماده اوليه)، سولفيديته 11/25 درصد و نسبت ليكور به ماده اوليه 20 به 1 انجام شد. 3 دماي بيشينه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتي‌گراد و زمان واكنش 720-0 دقيقه (بسته به دماي بيشينه) انتخاب گرديد. مقدار اوليه ليگنين كلاسون و ليگنين محلول در اسيد باگاس به‌ترتيب برابر با 23/19 و 87/1 درصد تعيين شد. نتايج نشان داد كه سرعت ليگنين زدايي با توجه به بازده ليگنين براساس وزن خشك ماده اوليه از يك واكنش مرتبه يك پيروي مي‌نمايد و مي‌توان ليگنين زدايي در باگاس را حداقل به سه فاز تقسيم نمود. ميزان ثابت سرعت مرحله آخر ليگنين زدايي با تغيير دماي بيشينه پخت، تغيير مي‌كرد. ثابت سرعت براي سه دماي بيشينه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتي‌گراد به‌ترتيب 1min- 103×6/1، 1min-103×5/1 و 1 min-103×4/1 تعيين گرديد. انرژي فعال سازي ليگنين زدايي براي فاز نهايي در حدود 27/4 كيلوژول بر مول محاسبه شد. مقدار ليگنين خمير در نقاط تلاقي فازهاي دوم و سوم در سه دماي پخت 85، 70 و 55 درجه سانتي‌گراد به‌ترتيب برابر با 66/4، 21/5 و 17/6 درصد به دست آمد. بنابراين درصد ليگنين موجود در خمير در نقاط تلاقي تابع درجه حرارت خميرسازي است و با افزيش دماي پخت، كاهش مي‌يابد.

The kinetics of the delignification at the residual phase of kraft pulping of bagasse was studied. Kraft pulping was carried out under chemical charge of %14.11 (as NaOH, based on O.D. bagasse), sulfidity of %25.11 and liquor to raw material ratio as 20: 1. The cooking maximum temperatures as 85, 70 and 55°C, were selected and reaction time varied from 0 to 720 min. based on maximum temperature. The initial Klason and acid soluble lignin content of bagaase were measured as %19.23 and %1.87, respectively. The rate of delignification was first order with respect to lignin yield based on oven dried raw material and the process at least can be divided into three delignification phases. The reaction rate constants of delignification varied with pulping maximum temperature. The values were 1.6×10-3 min-1, 1.5×10-3 min -1 and 1.4×10-3 min-1 for cooking maximum temperature of 85, 70 and 55°C, respectively. The activation energy of delignification was 4.27 kJ/mol for residual phases. Lignin content at the transition point of second and third phases was calculated as 4.66, 5.21 and 6.17 percent for the cooking times of 85, 70 and 55oC, respectively. Thus, at transition points, lignin content of the pulp is a function of pulping temperature and decreases with increasing of cooking temperature.