تأثير افزودن لجن فعال و فورفورال بر ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي خميركاغذ بازيافتي

Effect of using activated sludge and furfural on physical and mechanical properties of old newspaper recycled pulp

سابقه و هدف يكي از پسماند هاي مهم در صنعت خمير و كاغذ، وجود لجن فعال است. در مجتمع صنايع چوب و كاغذ مازندران روزانه حدود 14 تن لجن فعال توليد مي شود كه آلودگي زيست محيطي زيادي را به دنبال دارد. بنابراين لزوم استفاده از اين ماده در صنايع مختلف كاغذسازي بسيار ضروري است. يكي از روش هاي حذف آلودگي زيست محيطي و فلزات سنگين، تيمار شيميايي با فورفورال است. اين تحقيق با هدف تيمار شيميايي لجن فعال كارخانه كاغذسازي با فورفورال و تاثير آن بر ويژگي هاي فيزيكي و مقاومتي خميركاغذ بازيافتي انجام شد. مواد و روش ها براي تهيه نمونه هاي آزموني، لجن فعال با نسبت هاي 0، 10، 15 و 20 درصد با خمير روزنامه باطله اختلاط و پالايش گرديدند. به همين منظور، ابتدا لجن فعال به مدت 30 دقيقه در فورفورال 3 درصد پيش تيمار و سپس در حمام بن ماري با دماي 100 درجه سانتي گراد و زمان 90 دقيقه تيمار شدند، و مجددا نمونه ها با نسبت هاي ياد شده با خمير روزنامه باطله بر اساس استاندارد تاپي تهيه شدند. در نهايت جذب آب و خواص مكانيكي آن ها به خصوص مقاومت هاي كششي، پارگي، حلقه شدن، تركيدن و تاه شدن اندازه گيري شدند. يافته ها نتايج تجزيه و تحليل آماري نشان داد كه لجن فعال تاثير معني داري بر ويژگي هاي مقاومتي و جذب آب نمونه ها داشته است. اختلاف معني دار در مقاومت به پارگي و جذب آب بين نمونه هاي تيمار شده و تيمار نشده مشاهده شده است. نتايج نشان داد كه با افزايش لجن فعال تيمار نشده در نمونه ها ويژگي هاي مقاومتي كاهش و جذب آب افزايش يافت. با تيمار شيميايي لجن فعال با فورفورال، افزايش در ويژگي هاي مقاومتي و كاهش در مقدار جذب آب مشاهده گرديد. نتايج FT-IR نشان داد كه تيمار فورفورال باعث تقويت و فعال شدن گروه هاي عاملي موجود در سطح الياف لجن فعال شده است. همچنين تخريب نمونه هاي تيمار شده با فورفورال نسبت به نمونه هاي لجن فعال تيمار نشده و نمونه هاي ساخته شده از خمير روزنامه باطله با سرعت كندتري صورت پذيرفت، به طوري-كه نمونه هاي تيمار شده در طي زمان 120 روز به مقدار 26 درصد تخريب داشته است. نمونه هاي ساخته شده از خمير روزنامه باطله و نمونه هاي لجن تيمار نشده در طي زمان 120 روز حدود 83 و 75 درصد كاهش وزن نشان داده است. نتيجه گيري با توجه به نتايج به دست آمده، درصد اختلاط 5 درصد لجن تيمار شده با فورفورال از نظر ويژگي هاي مقاومتي و جذب آب مناسب تر بوده است. استفاده از لجن فعال در درصدهاي بالاتر براي محصول ساخته شده به دليل كاهش ويژگي هاي مقاومتي و افزايش مقدار جذب آب مناسب توصيه نمي شود.

Background and objectives: One of the major problems in the pulp and paper industry is the presence of activated sludge. The Mazandaran Wood and Paper industries factory about 14 tones of activated sludge daily, which results in high environmental pollution. Therefore, the necessity of using this material in different paper industries is very important.Chemical treatment with furfural is one of the methods for removal of environmental pollution and heavy metals. This study aimed to scrutinize chemical treatment of activated sludge with furfural of 3% and its effect on the physical and mechanical properties of recycled paper pulp. Materials and methods: Initiallyfor the preparation of test specimens, the activated sludge were mixed and refined with waste newsprint paper pulp at ratios of 0, 10, 15 and 20%.The activated sludge was treated in a beaker for 30 min in 3% furfural and then in a water bath at 100 ° C for 90 min.After that, the treated activated sludge was mixed and refined with waste newsprint paper pulp at ratios of 0, 5, 10, 15 and 20%. an‎d again, the samples with the above ratios were prepared with newsprint paper pulp according to TAPPI standard.Finally, water absorption and their mechanical properties, especially tensile strength, tear, RCT, burst and folding strength were measured. Results: The results of statistical analysis showed that activated sludge had a significant effect on the mechanical strength and water absorption of specimens. Significant differences in tear strength and water absorption were observed between the treated and untreated samples. The results showed that by increasing the untreated activated sludge in the samples the mechanical properties decreased and the water absorption increased. Chemical treatment with furfural activated sludge showed an increase in the mechanical properties and a decrease in the amount of water absorption. FT-IR spectrum results of the treated samples showed that treatment with furfural to strengthen and activate the functional groups on the surface of activated sludge fibers.Degradable of furfural treated samples was also lower than samples that of untreated activated sludge and samples made of waste newsprint paper pulp so that the treated samples had 26% degradation over 120 days. Samples from waste newsprint paper pulp and untreated sludge samples showed a 83% and 75% weight loss over 120 days, respectively. Conclusion: According to the results, mixing ratio of 5% of furfural treated sludge was better in terms of strength and water absorption properties. Use of activated sludge at higher ratio for the product made is not recommended due to reduced mechanical strength and increased water absorption.