فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مسئله و اهداف: با توجه به کاهش روزافزون منابع جنگلی و افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی، بازیافت و استفاده مجدد از مواد مصرف‌شده مانند فیلترهای سلولزی مورد استفاده در فیلتراسیون آب به‌عنوان راهکاری پایدار و اقتصادی برای تولید مواد اولیه جدید مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش به بررسی بازیابی فیلترهای سلولزی مصرف‌شده در صنعت پتروشیمی به‌منظور تولید پودر سلولزی با خلوص بالا پرداخته و هدف اصلی آن بهینه‌سازی فرایندهای آبشویی و اسیدشویی برای افزایش بازده و کاهش ناخالصی‌ها بوده است. این مطالعه به نیاز مبرم به روش‌های پایدار در صنایعی که به مواد سلولزی وابسته‌اند پاسخ می‌دهد و راهکاری برای کاهش ضایعات و اثرات زیست‌محیطی ارائه می‌کند.مواد و روشها: روش کار شامل یک فرایند دو مرحله‌ای بود. در مرحله اول، نمونه‌های فیلتر مصرف‌شده با آب مقطر (pH 6-7، 50 میلی‌لیتر) شستشو داده شدند تا آلاینده‌های سطحی حذف شوند. در مرحله دوم، این فیلترها با محلول 2 درصد اسید کلریدریک (HCl) در دمای محیط به مدت 30 دقیقه تحت اسیدشویی قرار گرفتند. برای مقایسه، اسید سولفوریک (H₂SO₄) نیز آزمایش شد. تحلیل طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS) نشان داد که فیلترهای مصرف‌شده حاوی مقادیر قابل‌توجهی کلسیم (366 میلی‌گرم بر لیتر)، آهن (1/70 میلی‌گرم بر لیتر)، سدیم و فلزات سنگین مانند کادمیوم (1/6 میکروگرم بر لیتر)، سرب (6/2 میکروگرم بر لیتر) و اورانیوم (4/5 میکروگرم بر لیتر) هستند که نشان‌دهنده کارایی بالای آن‌ها در تصفیه آب است، اما حذف این عناصر برای استفاده مجدد ضروری است. پس از تیمار با HCl، این عناصر به‌طور مؤثری حذف شدند و میزان خاکستر باقی‌مانده به حدود 24/0 درصد کاهش یافت، در حالی که H₂SO₄ به دلیل تشکیل رسوبات نامحلول مانند CaSO₄ خاکستر بیشتری برجای گذاشت.نتایج: تکنیک‌های تحلیلی پیشرفته شامل پراش اشعه ایکس (XRD)، تحلیل گرماوزنی (TGA) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) برای توصیف سلولز تیمار شده استفاده شدند. تحلیل XRD ساختار بلوری بهبود یافته را تأیید کرد، با پیک‌های مشخص در زوایای 2θ=22.7° و 2θ=18° که نشان‌دهنده سلولز I خالص است. تحلیل TGA پایداری حرارتی بهبود یافته را نشان داد، با تجزیه سلولز در بازه 300 تا 395 درجه سانتی‌گراد، که به حذف اجزای آمورف مانند لیگنین و همی‌سلولز نسبت داده شد. تصاویر FESEM جدایش بهتر الیاف، افزایش تخلخل و سطح تمیزتر را نشان دادند که ماده را برای کاربردهای بعدی مناسب‌تر می‌کند. آزمون‌های استاندارد R10 و R18 و اندازه‌گیری میزان نگهداری آب (WRV) کیفیت سلولز بازیابی‌شده را تأیید کردند، با مقادیر R10 و R18 به‌ترتیب 50 و 60، که نشان‌دهنده واکنش‌پذیری بالا و ناخالصی کم است، و WRV 81/78 درصد که نشان‌دهنده ظرفیت بالای نگهداری آب برای کاربرد در خمیر و کاغذ یا جاذب‌های زیستی است.تحلیل آماری با استفاده از نرم‌افزار Design-Expert و روش سطح پاسخ (RSM) اثرات متغیرهایی مانند دما، زمان، نوع اسید و غلظت را ارزیابی کرد. دما و غلظت اسید به‌عنوان تأثیرگذارترین عوامل بر بازده و خلوص شناسایی شدند. HCl با تشکیل ترکیبات محلول مانند CaCl₂ در حذف ناخالصی‌ها مؤثرتر از H₂SO₄ بود. شرایط بهینه شامل استفاده از HCl با غلظت 2 تا 5 درصد به مدت 30 دقیقه بود که تعادل بین حذف ناخالصی‌ها و حفظ ساختار سلولز را برقرار می‌کرد.نتیجه گیری: در مجموع، این پژوهش ثابت کرد که فیلترهای سلولزی مصرف‌شده می‌توانند به‌طور مؤثری به پودر سلولز خالص بازیافت شوند و مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی قابل‌توجهی ارائه می‌دهند. این فرایند ضایعات را کاهش می‌دهد، منابع طبیعی را حفظ می‌کند و ماده اولیه پایداری برای صنایعی مانند خمیر و کاغذ، تولید ویسکوز و جاذب‌های زیستی فراهم می‌کند. نتایج، پتانسیل اجرای این روش در مقیاس صنعتی را برجسته می‌کند و به اقتصاد چرخه‌ای و کاهش چالش‌های زیست‌محیطی جهانی کمک می‌کند.