مهرداد خامفروش

چوب ذرت یکی از فراوان ترین مواد زائد لیگنوسلولزی است که بعد از برداشت محصول، بعنوان سوخت در روستاها سوزانده می شود. این در حالی است که چوب ذرت دارای مقادیر بالایی سلولز می باشد و می توان از آن بعنوان ماده خام اولیه ارزان قیمت، جهت تولید مشتقات سلولزی با ارزش استفاده کرد. در این پژوهش، قابلیت تبدیل سلولز استخراجی از چوب ذرت به کربوکسی متیل سلولز که یکی از مشتقات باارزش سلولزی است، مورد بررسی قرار گرفت. ترکیبات اصلی چوب ذرت سلولز، همی سلولز و لیگنین می باشد که از میان آنها، سلولز 45-40 درصد را به خود اختصاص داده است. در این پژوهش، سلولز موجود در چوب ذرت با استفاده از روش کرافت استخراج شده و این فرایند نسبت به عوامل عملیاتی قلیای فعال، درصد سولفیدیته، دما و زمان ماند با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش سطح پاسخ،بهینه سازی شد که نتایج بهینه سازی، غلظت قلیای فعال 50/19 گرم بر لیتر، درصد سولفیدیته 34/20 ، دمای 150 درجه سانتی گراد و زمان ماند 142 دقیقه را به عنوان نقطه بهینه جهت حصول بالاترین درصد آلفاسلولز و کمترین مقدار لیگنین و خاکستر، توسط نرم افزار پیشنهاد شد. خمیر به دست آمده در این شرایط دارای 11/59 درصد سلولز، 01/7 لیگنین و 89/3 درصد خاکستر بود. سلولز استخراجی طی یک فرایند سفید سازی به وسیله سدیم کلریت و سپس با استفاده از فرآیند اتری کردن ویلیامسون به کربوکسی متیل سلولز تبدیل شد. برای شناسایی گروه های کربوکسی متیلی جایگزین شده بر روی سلولز، از طیف سنجی FTIR استفاده شد. درجه استخلاف مهم ترین عامل تاثیر گذار بر میزان حلالیت و کاربردهای کربوکسی متیل سلولز می باشد و بازده تولید آن نیز، عاملی مهم در تعیین اقتصادی بودن فرآیند تولید آن می باشد، لذا فرآیند اتری کردن سلولز نسبت به عوامل عملیاتی غلظت NaOH، نسبت منوکلرواستیک اسید به سلولز، دما و زمان واکنش جهت حصول بالاترین درجه استخلاف و بازده بهینه سازی شد. نتایج بهینه سازی نشان داد که در شرایط غلظت سدیم هیدروکسید 5/32 گرم بر دسی لیتر، نسبت وزنی 25/1 به 1 منوکلرواستیک اسید به سلولز، دمای60 درجه سانتی گراد و مدت زمان 285 دقیقه، بالاترین مقدار درجه استخلاف و بازده به دست می آید که بالاترین درجه استخلاف و بازده به ترتیب 7/0 و 181 درصد بودند.