بهینه‌سازی فرایند تولید کربوکسی متیل سلولوز از باگاس (تفاله) نیشکر

کربوکسی متیل سلولوز پلیمری محلول در آب است که کاربردهای فراوانی در صنایع گوناگون دارد. منابع گوناگونی برای تهیه کربوکسی متیل سلولوز وجود دارد که یکی از آ‌ن‌ها باگاس است. باگاس(تفاله) نیشکر متشکل از سلولوز، همی‌سلولوز و لیگنین است. از آنجا که 40 -30 درصد باگاس دارای سلولوز است، بنابراین  می‌تواند به‌عنوان منبع سلولوز برای تهیه کربوکسی‌متیل‌سلولوز درنظر گرفته شود. در این پژوهش همی‌سلولوز و لیگنین به‌وسیله محلول اسید رقیق و سدیم هیدروکسید  از باگاس جدا و سلولوز استخراج  شد. سولفوریک اسید و نیتریک اسید رقیق در مرحله اسیدی استفاده شدند که سولفوریک اسید باعث حذف بیش تری از همی‌سلولوز شد. برای جداسازی کامل سلولوز، از درصد‌های گوناگون محلول سولفوریک اسید  و سدیم هیدروکسید در زمان‌های متفاوت از واکنش استفاده شد. با  محاسبه سطح نرمال‌شده زیر پیک‌های مشخصه طیف ft-ir به دست آمده از نمونه‌ها با نرم افزار origin و مقایسه آن‌ها، نمونه با بیش ترین مقدار سلولوز استخراج‌شده انتخاب شد. سلولوز استخراج‌شده در این مرحله برای تهیه کربوکسی‌متیل‌سلولوز استفاده شد. در مرحله بعد روش پاسخ سطح (rsm) همراه با طراحی آزمون  box-behnken design (bbd) برای دستیابی به بیش ترین درجه جانشینی کربوکسی‌متیل ‌سلولوز به‌کار گرفته شد. متغیرهای مستقل این طراحی عبارت از  دمای واکنش، غلظت محلول سدیم هیدروکسید و مقدار سدیم مونوکلرواستات به ازای هر گرم سلولوز بود. بیش ترین  درجه جانشینی 0.66 تعیین شد، در حالی که فاکتور رضایت 97.14 درصد محاسبه شد که نشانگر مطابقت خوب مدل با داده‌های تجربی است. گرانروی محلول 2 درصد کربوکسی‌متیل‌سلولوز با درجه جانشینی 66 / برابر با  cp 24.8 و وزن مولکولی این نمونه 261000 گرم بر مول شد که در مواد شوینده کاربرد دارد.

optimization of reaction conditions for preparation of carboxymethyl cellulose from sugarcane bagasse

carboxy methyl cellulose is a water-soluble polymer that is used in various industries. there are various sources for carboxy methyl cellulose one of them is bagasse. sugarcane bagasse is composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. since 30-40% of this fibrous residue contains cellulose, it can be used as a source of cellulose for the preparation of carboxymethyl cellulose. in this project hemicellulose and lignin were separated from bagasse by diluted acid and sodium hydroxide solution and cellulose were extracted. the results showed that dilute sulfuric acid removed more hemicellulose than dilute nitric acid in the acid treatment stage. in order to separate cellulose completely, various concentrations of sulfuric acid and sodium hydroxide were used at different reaction times. the normalized areas under the characteristic peaks of ft-ir spectra of the samples were calculated by origin software and the sample with the highest yield of extracted cellulose was selected. in the next stage, the extracted cellulose was used to prepare carboxymethyl cellulose. response surface methodology (rsm) with box-behnken design (bbd), was used to achieve the highest degree of substitution of carboxymethyl cellulose. the independent variables were reaction temperature, the concentration of sodium hydroxide solution, and the amount of sodium mono-chloroacetate per gram of cellulose. the highest degree of substitution was 0.66 while the calculated satisfaction factor was 97.14 percent, which shows good correspondence with the experimental data. viscosity and molecular weight for the solution of 2% carboxymethyl cellulose in water with 0.66 degrees of substitution were 24.8 cp and 261000 grams per mole respectively which has been used in detergent materials.