عیارسنجی لیگنوسلولز نانوفیبریله براساس ارزیابی کدری سوسپانسیون

تولید و کاربرد انواع سلولز و لیگنوسلولز نانوفیبریله در طیف وسیعی از زمینه‌ها توسعه پیدا کرده‌ است. با این حال، تنوع منابع اولیه و روش های تولید موجب تفاوت‌های چشمگیر در ویژگی‌های نانوفیبریل‌ها شده و نیاز به شاخص‌های ساده و کارآمد برای سنجش کیفیت آنها برای عیارسنجی را آشکار می‌سازد. هدف این پژوهش، بررسی قابلیت استفاده از شاخص کدورت سوسپانسیون به‌عنوان معیاری غیرمستقیم برای عیارسنجی کیفیت سلولز و لیگنوسلولز  نانوفیبریله بود. برای این منظور، سه نوع خمیر کرافت صنوبر با مقادیر متفاوت لیگنین (0/3، 6/6 و 12/6درصد) تهیه و سپس با استفاده از دستگاه سوپر آسیاب دیسکی تحت فرآیند نانوفیبریله شدن قرار گرفتند. ترکیب شیمیایی، درصد بلورینگی، میانگین قطر نانوالیاف، کدورت سوسپانسیون، بازده‌ نانوفیبریله شدن و خواص مکانیکی فیلم‌های تولیدی ارزیابی شد. براساس نتایج، شاخص کدری به‌عنوان یک شاخص مهم در ارزیابی کیفیت و عیارسنجی لیگنوسلولز نانوفیبریله شناخته شد، به‌طوری که 38 درصد تفاوت این ویژگی در اثر تغییر ماده‌ اولیه مشاهده شد در حالی‌که در عیارسنجی براساس مقایسه‌ مقاومت کششی فیلم‌های تولیدی، با وجود صرف وقت بسیار، خطاهای متعدد در نحوه‌ تولید فیلم و اندازه‌گیری، حداکثر تفاوت مشاهده شده بین کمترین و بیشترین مقدار، در حد 20 درصد برآورد شد. همچنین نتایج نشان داد، لیگنوسلولز نانوفیبریله‌ حاوی 6/6 درصد لیگنین، به‌دلیل نانوفیبریله شدن بهتر، کمترین شاخص کدری را داشته ‌است. بنابراین، سنجش کدورت، به‌عنوان روشی ساده، کم‌هزینه و غیرمخرب برای ارزیابی کیفیت نانوفیبریل در کنار شاخص‌های مرسوم مانند مقاومت کششی و بازده‌ نانوفیبریلاسیون ارزیابی شد که می‌تواند حتی به‌صورت برخط در عیارسنجی صنعتی لیگنوسلولز نانوفیبریله نقش موثری ایفا کند.

benchmarking of nano-fibrillated lignocellulose based on evaluation of turbidity of suspension

the production and application of nano-fibrillated cellulose and lignocellulose have been developed across a wide range of fields. nevertheless، the diversity of raw materials and processing methods results in considerable variation in nanofibril properties، highlighting the need for simple and efficient indices to assess their quality for benchmarking purposes. the objective of this study was to investigate the feasibility of using suspension turbidity as an indirect criterion for benchmarking the quality of nano-fibrillated cellulose and lignocellulose. for this purpose، three types of poplar kraft pulp with different lignin contents (0.3%، 6.6%، and 12.6%) were produced and subjected to nano-fibrillation using an ultra-fine grinder. the chemical composition، crystallinity index، average nanofibril diameter، suspension turbidity، fibrillation yield، and mechanical properties of the produced films were evaluated. the results indicated that turbidity is a significant indicator for evaluating the quality and benchmarking of nano-fibrillated lignocellulose. specifically، a 38% variation in turbidity was observed depending on the type of raw material، whereas benchmarking based on the tensile strength of the produced films—despite being time-consuming and susceptible to numerous errors during film preparation and measurement—showed a maximum difference of only 20% between the lowest and highest values. moreover، the results showed that nano-fibrillated lignocellulose containing 6.6% lignin exhibited the lowest turbidity index، which was attributed to more effective fibrillation. therefore، turbidity measurement is proposed as a simple، low-cost، and non-destructive approach for evaluating nanofibril quality، alongside conventional indices such as tensile strength and fibrillation yield. this method may also play a valuable role in the development of on-line، industrial-scale benchmarking of nano-fibrillated lignocellulose.