پایان نامه ارشد مهندسی نساجی: بررسی امکان استخراج الیاف بلند طبیعی سلولزی از برگ گیاه Typha australis

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی نساجی

گرایش : شیمی نساجی

عنوان : بررسی امکان استخراج الیاف بلند طبیعی سلولزی از  برگ گیاه Typha australis

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده مهندسی نساجی

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی نساجی- شیمی نساجی و علوم الیاف

عنوان:

بررسی امکان استخراج الیاف بلند طبیعی سلولزی از  برگ گیاه Typha australis

استاد راهنما:

دکتر سید مجید مرتضوی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

امروزه، تحقیقات و طرح های توسعه صنعتی در زمینه بیوتکنولو‍ژی و حفظ محیط زیست از اهمیت خاصی برخوردار گردیده و استفاده از امکانات موجود در طبیعت توجه محققین را به خود جلب کرده است. از جمله این موارد، استفاده بهینه از مواد سلولزی و لیگنوسلولزی است.

امروزه، استفاده از الیاف طبیعی گیاهی، علاوه بر صنعت نساجی در صنایع پلیمری و خودروسازی از اهمیت خاصی برخوردار شده است. توسعه روز افزون کاربرد الیاف طبیعی گیاهی نظیر جوت در کمپوزیتها، رونق خاصی به خصوصیات و بازار آن داده است. از دلایل پیشرفت و اهمیت این الیاف، می توان به عنوان نمودن سال 2009 به عنوان سال الیاف طبیعی توسط مجمع عمومی سازمان ملل متحد اشاره کرد.

در این تحقیق،  استخراج الیاف طبیعی با منشأ گیاهی- سلولزی از برگ گیاه Typha australis بررسی شد. عملیات استخراج لیف با استفاده از رتینگ شیمیایی و با به کار بردن مواد شیمیایی از قبیل سود سوزآور، تری پلی فسفات سدیم، تترا اتیلن دی آمین، آنتراکینون، در دماهای 60-100 درجه سانتیگراد و مدت زمان 30-480 دقیقه صورت گرفت. نتایج آزمایش نشان داد که استخراج الیاف از برگ گیاه با روش رتینگ قلیایی امکان پذیر است و الیاف بدست آمده دارای استحکام (3.1-3.6 g/den) و ظرافت 23-33 den بوده که نسبت به دیگر الیاف طبیعی با منشأ گیاهی از قبیل کنف، جوت، نارگیل و اناناس استحکام بالاتری دارد.  طیف مادون قرمز الیاف استخراج شده نشان از لیگنوسلولزی بودن آن داشت که با تعیین درصد ترکیبات آن، معلوم گردید که لیف حاوی 60-50% سلولز، 30-25% لیگنین ، 12-9% همی سلولز و 8-5% مواد ناخالصی است. که این میزان سلولز بیش از سلولز موجود در الیاف نارگیل می­باشد. از طرفی لیگنین موجود در لیف، می­تواند به عنوان ماده ضد باکتری و جذب کننده پرتو ماورابنفش عمل کند که خود ویژگی خاصی به این لیف می­دهد. همچنین لیف استخراج شده دارای 50-45% کریستالینیته می­باشد که این درصد بلورینگی پایین سبب جذب آب 9/5-8% گردیده که نسبت به الیاف پنبه، درصد جذب رطوبت بالاتری می­باشد. از طرفی دانسیته لیف 1/26 g.cm3 بوده که از دیگر الیاف طبیعی با منشاگیاهی از قبیل پنبه، کتان، جوت، شاهدانه و…  بسیار سبک تر است.  رنگ الیاف استخراج شده به دلیل استخراج توسط عملیات قلیایی در دمای بالا و وجود میزان لیگنین بالا دارای شید زرد روشن تا قهوه­ای تیره می­باشد.  با انجام عملیات سفیدگری با آب اکسیژنه، الیاف سفیدی مطلوبی را کسب کرده و میزان روشنایی آن 34% افزایش یافت. رنگ پذیری الیاف بسیار مناسب بوده و الیاف به خوبی رنگ را جذب کرده و شفافیت رنگ آن مناسب می­باشد.

با توجه به خصوصیات بسیار عالی الیاف استخراج شده و خصوصیات خوب گیاه لویی از قبیل هرز بودن گیاه، فراوانی آن در اکثر مناطق کشور، رشد آن  در مردابها، باتلاقها، جویبارها و عدم نیاز به نگهداری  و مراقبت خاص و داشتن برگهای بلند و برافراشته، انتظار می­رود که با تحقیقات بیشتر، شاهد حضور این لیف در بازارهای نساجی و دیگر صنایع مصرف کننده الیاف به صورت نخ خالص یا مخلوط با دیگر الیاف طبیعی  و مصنوعی باشیم.

فصل اول

مقدمه:

انسان از زمانهای بسیار دور، علاوه براینکه با شکار حیوانات می­توانست مواد غذایی خود را تأمین کند، از پوست آنها نیز به عنوان وسیله مناسبی برای گرم نگه داشتن بدن خود استفاده می­کرد. در یک مقطع زمانی از تاریخ، انسان دریافت که رویش مویین پوست حیوانات و رشته­های نازک و بلند برخی از گیاهان آمادگی دارند که به وسیله تابیده شدن به دور خود، رشته های بلندتری را تشکیل دهند که موسوم به نخ است. بدین ترتیب بود که الیاف طبیعی نظیر پنبه، پشم، ابریشم و دیگر الیاف هر یک بنحوی شناخته شدند‌‌[1].

1-1- الیاف ماده اولیه نساجی

الیاف ماده اولیه صنعت نساجی است. خصوصیات اصلی یک لیف عبارت است از نسبت فوق العاده زیاد طول به قطر آن، استحکام، لطافت، الاستیسیته، جذب رنگ و قابلیت ریسندگی؛ که باعث سهولت تاب دادن الیاف و در نتیجه باعث افزایش قدرت نخ می شود.[1] از مشخصه­های مهم یک لیف؛ طول (متوسط طول، توزیع طولی) ، سطح مقطع (مساحت کل، یکنواختی و شکل) ، تجعد (تعداد و دامنه تجعد) ، فنریت و مشخصات سطحی می­باشد. همچنین یک لیف باید دارای خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی مطلوبی باشد. از خواص فیزیکی می توان به رنگ، جلا، وزن مخصوص، حرارت ویژه، هدایت الکتریکی وگرمایی، نقطه نرم شدن، دمای شیشه­ای و از خواص مکانیکی به استحکام، ازدیاد طول، مدول، الاستیسیته و بازگشت پذیری اشاره کرد. همچنین خواصی از قبیل رطوبت بازیافتی، تورم، عکس­العمل در برابر حلال­ها، تغییر شیمیایی در اثر حرارت، مقاومت در برابر عوامل جوی(اکسیژن، نور، حرارت، میکروارگانیزمها)، مقاومت شیمیایی به اسید، قلیا، عوامل اکسید­کننده و رنگ پذیری نیز دارای اهمیت می­باشد[2].

با توجه به کاربرد متنوع کالاهای نساجی، از پوشاک تا مصارف صنعتی، لزوم استفاده از الیاف با خصوصیات مختلف و روشهای متفاوت وجود دارد. روشهای مختلفی برای طبقه­بندی ویژگی­های مرتبط با خصوصیات الیاف، روشهای تولید و استفاده نهایی از آنها وجود دارد. هر چند که، طول و ظرافت دو پارامتر مهم از خصوصیات الیاف می باشند که پتانسیل کاربردی و فرآیند­پذیری الیاف را تعیین می­کنند.

براساس طول الیاف و فرآیند­پذیری در سیستم ریسندگی، الیاف به دو دسته الیاف استیپل کوتاه[1] و الیاف استیپل بلند[2] طبقه­بندی می­شوند. معمولاً، در حدود 58% از الیاف تولیدی در جهان در سیستم الیاف استیپل کوتاه و در حدود 7% در سیستم استیپل بلند ریسندگی می­شوند. فرآیند­پذیری الیاف در هر کدام از سیستم­های استیپل کوتاه و بلند، کاربرد ویژه­ای را تعیین می­کنند. در حالت کلی، الیاف ظریف و کوتاه، برای کاربرد در پارچه  بیشتر ترجیح داده می­شوند، در حالیکه الیاف با طول بلندتر، معمولاً برای قالی، طناب و ریسمان استفاده می­شوند. طول الیاف سلولزی طبیعی، اصولاً براساس طول سلول واحد آنها و طول لیفی که سلولهای واحد آن توسط مواد صمغی مانند لیگنین به همدیگر متصل شده­اند، تعیین می­گردد[3] .

 اصولاً طبقه بندی الیاف در برگیرنده کلیه الیاف طبیعی[3] و مصنوعی[4] ،کار بسیار مشکل و شاید هم غیرعملی است. برای طبقه­بندی الیاف بر حسب منشأ تولید، خانواده، ساختمان شیمیایی، خواص ومصرف آنها توسط متخصصین مختلف، پیشنهادات گوناگونی شده است. الیاف نساجی  به دو طبقه اصلی الیاف طبیعی و الیاف مصنوعی تقسیم می­شوند، که هر یک از این دو طبقه، خود شامل گروه­های فرعی دیگری می­باشند. الیاف طبیعی مانند پشم و پنبه، الیافی هستند که به طور طبیعی تولید می­شوند. الیاف مصنوعی، به الیافی اطلاق می­شود که به خودی خود وجود ندارند و با استفاده از مواد خام اولیه و یا سایر مواد شیمیایی و با به کار­بردن روشهای صنعتی تهیه می­گردند[1]. منشأ الیاف سلولزی، گیاهان موجود درطبیعت هستند که منابعی بی پایان بوده که تنها بخش کوچکی از این منابع قابلیت استخراج الیاف با خصوصیات مناسب صنعت نساجی را دارند[2].

 بر اساس منشأ، الیاف طبیعی به سه گروه فرعی تقسیم می­شوند: الیاف معدنی، الیاف گیاهی و الیاف حیوانی.

الیاف معدنی: مصرف این نوع الیاف در صنعت نساجی محدود است و آسبست که در اصطلاح عامیانه، پنبه کوهی[5] یا پنبه نسوز نامیده می­شود، نمونه­ای از این الیاف می­باشد.

الیاف گیاهی : الیاف گیاهی از چوب و برخی مواد کشاورزی، که موادی قابل تجدید حیات هستند تولید می­شوند و دارای پتانسیل ایجاد محصولات جدید و جایگزینی مواد سوختنی هیدروکربنی مضر برای محیط زیست می­باشند[4]. الیاف گیاهی شامل مهمترین الیاف نساجی ، یعنی پنبه و سایر الیاف مانند کتان، شاهدانه و جوت است . این الیاف از طریق کشت تهیه می­شوند و پایه سلولزی (ماده سازنده گیاهان) دارند[1]. الیاف گیاهی به گروه­های فرعی زیر تقسیم می­شوند:

1) الیاف دانه­ای، مانند پنبه

2)الیاف ساقه­ای، مانند کتان، جوت، شاهدانه

3)الیاف برگی، مانند سیسال، مانیلا

4)الیاف میوه­ای، مانند نارگیل

الیاف حیوانی : الیاف حیوانی مانند ابریشم،که توسط کرم ابریشم تولید می­شود، همچنین پشم و سایر الیاف شبیه مو، مانند کشمیر، آلپاکا و غیره را نیز در بر می­گیرد. این الیاف، پایه پروتئینی دارند که ترکیب پیچیده­ای است و قسمت عمده ساختمان بدن جانداران را تشکیل می­دهد. این الیاف به گروه­های فرعی زیر تقسیم می­شوند[1] .

1) پشم

2) ابریشم

3) مو، مانند موی بز، خرگوش، شتر، اسب

الیاف سلولزی طبیعی تک سلولزی، پنبه و کاپوک، نسبتاً دارای طولهای کوتاه و در فرآیند سیستم استیپل کوتاه عمل شده، در حالیکه الیاف چند سلولی مانند کتان و چتایی، طولی بیش از 20 سانتیمتر دارند و مناسب فرآیندهای سیستم استیپل بلند می­باشند. هر چند که کتان و دیگر الیاف بلند، از نظر صنعتی برای سیستم استیپل، طول بلندتری دارند، اما تلاشهای موفقیت آمیزی برای بدست آوردن الیاف کتان با طول کوتاه، مناسب مخلوط کردن با الیاف پنبه و پروسه­های سیستم الیاف استیپل کوتاه، صورت گرفته است. از طرفی برگهای نارگیل و ذرت، چند سلولی بوده و در نساجی مناسب پروسه­های الیاف طبیعی بلند می­باشند.[3] الیاف مصنوعی می­توانند بر حسب ماده تشکیل دهنده الیاف، به دو گروه فرعی متمایز از یکدیگر یعنی، الیاف بازیافته[6] و الیاف سنتتیک[7] تقسیم شوند:

الیاف بازیافته الیافی هستند که ماده تشکیل دهنده آنها، قبلاً در طبیعت موجود بوده است و الیاف سنتتیک از مواد شیمیایی تهیه می­شوند که دارای ساختمان لیفی نیستند و از طریق سنتز مواد اولیه و یا اجرای پروسس­های شیمیایی لازم، ساختمان لیفی به آنها داده می­شود و طبیعت درساختن آنها و یا در قسمتی از فرآیند تهیه آنها، نقشی ندارد و کلاً سنتتیک هستند. گروههای فرعی الیاف سنتتیک را به صورت زیر می­توان بیان کرد.[1]

– پلی­آمید، نظیر نایلون

– پلی­استرها، نظیر تریلین، داکرون

– مشتقات پلی­وینیل، نظیر پلی­وینیل الکل، کلراید

– پلی­اولفین ها، مانند پلی­پروپیلن، پلی­اتیلن

– پلی­اورتانها

الیاف طبیعی  نسبت به مواد سنتتیک، دارای مزیتهایی از قبیل معایب محیط زیستی و سمی کردن محیط زیست کمتر و قابلیت تجزیه شدن بیولوژیکی می­باشند. اما مشکل اساسی الیاف گیاهی نسبت به الیاف سنتتیک، فقدان یکنواختی مواد است. الیاف سنتتیک می­توانند در یک روش خاص تولید شوند و الیاف تولیدی، دارای کیفیت یکنواخت و ثابت می­باشد، در حالیکه الیاف گیاهی، زمانیکه تولید می­شوند، شرایط رشد، تأثیر به سزایی بر نتایج و خصوصیات آنها دارد. تفاوتهای ایجاد شده به دلیل متفاوت بودن مناطق کشت، نوع خاک، آب و هوا و کشاورز می­باشد. عملیات رتینگ[8](جداسازی الیاف از قسمتهای چوبی ساقه و صمغهای گیاهی)، بر رنگ لیف، جداسازی دسته الیاف، مواد متشکله و استحکام لیف اثر می­گذارد. کیفیت لیف به شرایط زراعی، رشد و مکان لیف در گیاه نیز بستگی دارد[4] . جدول 1 ، درصد تغییرات کمیتهای مختلف در نمونه الیاف به طول 1 سانتیمتر را نشان می­دهد که توسط آقای مردیت[9] آزمایش شده است. همانگونه که مشاهده می­شود الیاف طبیعی گیاهی درصد تغییرات بالایی را نشان می­دهند. [5]

لیگنوسلولزها[1] به تمام گیاهانی اطلاق می شود که امروزه بعنوان یکی از بزرگترین منابع طبیعی فراهم کننده مواد غذایی و انرژی مطرح هستند. 60 الی 80 درصد لیگنوسلولزها از پلی­ساکاریدها، که پلیمر طبیعی قندها می­باشند، تشکیل شده است. علاوه بر این، طیف وسیعی از مواد قابل مصرف موجود در لیگنوسلولزها، تجدید پذیری آنها و همچنین سازگاری­شان با محیط زیست، هرگونه مطالعه و امکان سرمایه­گذاری در مورد لیگنوسلولزها را بعنوان یکی از چشم­اندازهای آینده بشری توجیه­پذیر می­سازد.[5] بیشترین ماده تولیدی طبیعی در کره زمین، گیاهان می­باشند، که میزان تولید آنها در حدود 1011 تن در سال برآورد شده است. گیاهان، شامل انواع درختان، گیاهان بوته­ای، محصولات و ضایعات کشاورزی و …  می­باشند، که قسمت عمده آنها پس از تولید بی هیچ استفاده­ای به روشهای مختلف، وارد چرخه بازگشت­پذیر طبیعت می­گردند. وجه مشخص همه گیاهان، ساختار فیبریلی آنها است که در این ساختار، میکروفیبریل­های سلولز در شبکه­ای از همی­سلولز[2] و لیگنین[3] احاطه شده و سایر مواد آلی و معدنی، این ساختمان را تکمیل کرده­اند. به خاطر همین ساختار، به این مواد، لیگنوسلولز گفته می­شود [6].

ساختمان لیگنوسلولزها از سه بخش اصلی پلی ساکاریدها، لیگنین و مواد خارجی[4] تشکیل شده است. پلی­ساکاریدها به کربوهیدراتهای سنگینی گفته می­شوند که شامل سلولز و همی­سلولز باشند و در مجموع 80-60 درصد کل ساختمان گیاه را تشکیل­ دهند[7] .

[1] Lignocelluloses

[2] Hemicelluloses

[3] Lignin

[4] Extraneous Material

[1] Short Staple Fiber

[2] Long Staple Fiber

[3] Natural Fibers

[4] Man-Made Fibers

[5] Asbestos

[6] Regenerated Fibers

[7] Synthetic Fibers

[8] Retting

[9] Meredith

تعداد صفحه : 94

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09361998026        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید