مقایسه تولید نانو بلورهای سلولز از کاغذ باطله اداری سفید با دو تیمار اسید مالئیک و اسید سولفوریک

در این مطالعه، مقایسه ویژگی نانو بلورهای حاصل از دو نوع اسید معدنی (سولفوریک) و آلی (مالئیک) در شرایط مختلف هیدرولیز اسیدی (زمان، دما و غلظت) از کاغذ باطله بررسی شد. استخراج و خالص سازی سلولز در دو مرحله انجام شد. در مرحله اول لیگنین زدایی تحت تیمار اسید/قلیا و در مرحله دوم استخراج هولوسلولز (روش تهیه آلفا سلولز) مطابق دستور العمل cm 203t استاندارد tappi انجام شد. سلولز حاصل در 8 شرایط مستقل (دو سطح زمانی 90 و 120 دقیقه، دو سطح دمایی 45 و 60 درجه سانتی گراد و دو سطح غلظت 6 و 7 مولار) با دو نوع اسید سولفوریک و مالئیک هیدرولیز شد. بازده، مرفولوژی، توزیع و میانگین قطر نانو بلورهای سلولز و درصد بلورینگی سلولز اولیه و نانو بلورهای حاصل از دو اسید مورد بررسی قرار گرفت. درصد بلورینگی توسط پراش پرتو ایکس (xrd) آنالیز شد. نتایج حاصل از تصاویر به دست آمده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی انتقالی (tem) نشان داد که نانو بلورهای حاصل از شرایط مختلف هیدرولیز دارای اشکال مختلف کروی، میله ایی و صفحه ایی هستند. در بیشتر شرایط هیدرولیز نانو بلورهای حاصل به شکل کروی و میله ایی شکل بودند. ولی استثنا تحت شرایط (زمان 120، دما 45، غلظت 7 مولار) هیدرولیز با اسید سولفوریک نانو بلورهای صفحه ایی شکل نیز مشاهده گردید. نتایج نشان داد که با افزایش زمان بازده و درصد بلورینگی نانوذرات هیدرولیز شده با اسید سولفوریک و مالئیک به ترتیب کاهش و افزایش یافت. همچنین با افزایش زمان هیدرولیز و غلظت اسید میانگین، پراکنش قطر و تاهمگنی برای نانو ذرات هیدرولیز شده با اسید سولفوریک و برای اسید مالئیک به ترتیب افزایش و کاهش یافت. افزایش غلظت اسید و دمای هیدرولیز بر بازده نانو ذرات هیدرولیز شده با اسید سولفوریک تاثیری نداشته ولی به مقدار ناچیزی بلورینگی را افزایش داد. با افزایش غلظت اسید مالئیک و دمای هیدرولیز درصد بازده وبلورینگی نانو ذرات حاصل را افزایش پیدا کرد. همچنین افزایش دما موجب افزایش وکاهش میانگین، پراکنش قطر و ناهمگنی به ترتیب در نانو ذرات هیدرولیز شده با اسید سولفوریک و اسید مالئیک می شود.