籽油的Morinda citrifolial .作为表面活性剂脱墨浮选

文摘

表面活性剂在纸浆恢复过程至关重要的墨水在纸上被回收。为了创建一个“绿色”表面活性剂,籽油提取Morinda citrifolial通过索氏提取4 - 8 h,其成分气相色谱分析-质谱法(gc - ms)进行评估。总离子色谱图(TIC)的脂肪酸Morinda citrifolial . (FAMC)表示,提取产量最多的不饱和脂肪酸(UFA),特别是C₁₉H₃₄O₂和C₂₁H₃₈O₂,在6 h。所有FAMC分数进行评估的适用性作为表面活性剂脱墨浮选。FAMC孤立后6 h(提取收益率脂肪酸最合适的表面活性剂,主要是不饱和脂肪酸的比例由显示良好的互动与普通墨水分子的结构。我们的结果显示的性能FAMC 6 h后提取的方法合成的表面活性剂(SS)。适当的粘性力对脱墨浮选被发现1.5 - -2.0×10⁻⁴毫克/ mm的年代²当使用合成表面活性剂相比,1.0 - -1.5×10⁻⁴毫克/ mm的年代²FAMC。分子间结合强度越高的合成surfactant-ink粒子系统需要较高的粘性力。

1。介绍

回收纸前脱墨是一个非常苛刻的过程从环境的角度看。大多数脱墨过程使用严厉的、合成的化学物质可能对环境构成威胁如果不妥善处理和处置。关于化学脱墨过程的研究报告和总结1- - - - - -4]。酶法脱墨也被报道为non-impact-printed混合办公室浪费纸(割)和复印件(5岁),新鲜和报纸(6),它们用办公室废纸(7]。使用非离子表面活性剂组成的嵌段共聚物在脱墨浮选复印和它们纸也被报道8]。

使用阴离子、阳离子和非离子表面活性剂,没有任何额外的化学添加剂在脱墨浮选也被研究过。表面活性剂与不同离子性质需要合适的pH值环境不同取决于表面活性剂的化学性质。使用非离子表面活性剂2-octanol在制浆和浮选脱墨浆生产阶段最高的亮度。一个提要的潜在可行的亮度是86% ISO的亮度44% ISO。与长碳链表面活性剂通常产生更好的结果比短链(9]。

有害化学物质的使用和nonenvironmentally友好的表面活性剂对环境构成潜在风险。合成表面活性剂主要是由生物降解脂肪酸或脂肪酸醇提取植物种子、动物骨骼或石化产品。当石化产品用作表面活性剂原料、二恶英等产品,对环境造成负面影响,可能会产生。大多数来自植物的籽油脂肪酸提取碳链从C₁₂C₁₈这可以是饱和或不饱和10,11]。

天然表面活性剂脱墨,在重新制浆或浮选,可由饱和和不饱和脂肪酸。天然表面活性剂的效果和功能是高度的影响内容脂肪酸饱和和不饱和碳氢化合物的混合物。双键和烃链的长度在脱墨浮选发挥重要的作用。随着烃链的长度增加,范德瓦耳斯相邻分子链之间的相互作用使这些分子更接近对方,帮助在脱墨过程中(12]。

另一个应该考虑的参数是hydrophilic-lipophilic平衡(HLB)值。表面活性剂HLB值有利于高纤维素酶的活动,而较低的HLB值有利于油墨去除(13]。表面活性剂的HLB值密切相关,其结构:越长烃链和未饱和量越高,性能越好脱墨浮选(表面活性剂的9]。这是由于表面活性剂之间更强的分子间作用力和不稳定的电子墨水在双键促进交互的极地墨水分子。

提取(索氏提取或浸渍)可以确定脂肪酸的组成来自植物的种子。索氏提取主要执行热处理和浸渍只有执行没有加热浸泡。从两种方法获得的脂肪酸的组成不同,与索氏提取生产大量的不饱和、多不饱和脂肪酸(PUFA)比浸渍(14]。索氏提取温度和提取时间的nannochloropsisoculata (microalga石油)显著影响ω- 3二十碳五烯酸(ω- 3脂肪酸EPA)内容。欧米伽- 3的数量大幅减少提取所得和温度提高15]。大豆油脂的精炼过程的研究表明,温度高于250°C和精炼时间超过2小时导致质量缺陷,如失去稳定性,粘度增加,变暗,化学变化反映在减少碘值增加(未饱和损失)和游离脂肪酸(16]。

从植物种子脂肪酸可以用作天然表面活性剂(12,17)和脂肪酸存在于种子油Morinda citrifolial的长链多不饱和类型。他们是适合用作天然表面活性剂脱墨浮选因为亲脂性的部分结构与油性油墨分子间相互作用潜力高。然而,这些数据类型的脂肪酸是非常有限的。因此,本研究的目的是阐明主要的籽油的脂肪酸组成Morinda citrifolial负责脱墨浮选的性能。

2。材料和方法

2.1。材料

在这个实验中使用的材料包括成熟的种子Morinda citrifolial .水果、正己烷、1.0% H₂所以₄,甲醇,NaHCO₃旧报纸8年级,十二烷基硫酸钠(SLS) papyrase酶(这是专门研制的半纤维素酶对纤维素纤维改性和删除墨水和污垢从废纸),和一个合成表面活性剂。

2.2。FAMC准备

成熟的种子Morinda citrifolial .被风干,使用石磨粉。种子粉然后进行索氏提取使用正己烷作为溶剂。提取过程进行了4、5、6、7、8 h在索氏提取器,然后集中使用一个旋转真空蒸发器(IKA@RV 10数字)。这集中的产品表示FAMC和用作表面活性剂在浮选脱墨。FAMC成分确定使用下列程序:一小部分FAMC大约50毫克的酯化通过添加4.8毫升的1.0% H₂所以₄在甲醇回流60分钟50°C,然后冷却和NaHCO中和₃直到pH值为7。经过两个阶段的有机物质和水的建立,分析了有机相使用气相色谱分析-质谱法(gc - ms) QP 2010年代。

2.3。脱墨浮选

旧报纸(废纸)撕成小块,50克的废纸在0.9 L的水解体10分钟使用搅拌机在2000 rpm。这个过程是在30°C和pH值7和4 - 5%的一致性。纸浆(35克的外径)和1.0% papyrase酶添加到启动油墨粒子分离。SLS(0.6%)和0.15% FAMC或合成表面活性剂混合好,涌入浮选槽的体积的18 L 70%装满了水,如图1。

浮选进行了10分钟的pH值7和30°C的温度恒定气流的速度10 L / min通过浮选槽的底部的孔,作为监控流量指示器(FI),和一个恒定的气压1公斤/厘米²,监控压力指示器(π)。不同空气流速也用于确定粘性流对脱墨性能的影响。积累在泡沫表面的油墨粒子(泡沫)被刮的上部浮选槽。通过出口阀的脱墨纸浆出院浮选槽的底部。纸浆是收集并形成一张(Tappi T 205 sp-02)。表然后风干和测量亮度在457海里(452年Tappi T)和有效的残余油墨浓度(ERIC) 950海里(567 om-04 Tappi T)使用ISO Technidyne颜色联系2模型。

3所示。结果与讨论

索氏提取时间的影响从种子脂肪酸的组成Morinda citrifolial .呈现在图2。

图2表明提取乘以6 h开始产生丰富的大量的长多不饱和脂肪酸甲基酯C₁₉H₃₄O₂(C19:2)和C₂₁H₃₈O₂(C21:2)作为主要的产品。6小时之前,大量的长链碳氢化合物混合短不饱和脂肪酸(短乌法)和短饱和脂肪酸(美国)。4 h点,FAMC是由短乌法和国家林业局。FAMC产生7 h开始包含大量的多不饱和脂肪酸(PUFA)。越来越多的polysaturated脂肪酸(PSFA) 0和C17:0也发现一直在生产7和8 h。这个FAMC还包含了在短时间内多不饱和和饱和脂肪酸数量有限。进行提取时,最轻的脂肪酸是最容易提取和洗提第一,而最重的脂肪酸提取最后分数有时超过6小时。这一发现同意先前的研究关于索氏提取和浸渍对脂肪酸组成的影响(14)和有关omega - 3内容提取时间的影响(15]。

天然脂肪酸组成的变化Morinda citrifolial .种子可能发生在萃取过程中,长链的碳氢化合物裂解、聚合等短链碳氢化合物的饱和烃。长饱和烃可以生产如果脂肪酸已经暴露于高温表面如萃取瓶的底部。这就解释了在以前的研究中发现的大豆油高温精炼时间导致减少未饱和的16]。这些结果还表明,不同的提取方法FAMC产生不同的成分。

的种子Morinda citrifolial .包含几个分子结构的脂肪酸。图2证实,提取时间影响提取结果,6小时是最佳的时间产生高浓度的长链多不饱和脂肪酸(PUFA)。提取时间少于6小时导致主要是短链脂肪酸和超过6 h与少量的取得了长链PUFA PSFA减少脱墨浮选性能的表面活性剂。结果使用FAMC作为表面活性剂的脱墨浮选呈现在图3。图3(一个)显示了亮度和图3 (b)显示了脱墨纸浆浮选后的ERIC FAMC不同提取时间。

FAMC孤立在脱墨浮选6 h提供了最佳的性能测试的分数。最好的可行的亮度和埃里克脱墨浆使用FAMC走近的合成表面活性剂。比较这两种方法的脱墨的权力时,似乎脱墨的力量FAMC从6 h是类似于合成表面活性剂。这与PUFA的链长。随着链长度增加,范德瓦耳斯邻近分子的链之间的相互作用(PUFA本身或PUFA之间和脂肪酸酯油墨粒子)的增加,使这些分子相互接近,便于清除通过机械过程。这个条件同意的另一项研究[12]。

除了烃链的长度和它的饱和状态,亲水亲脂性的性能之间的平衡(表面活性剂的HLB值)也扮演着重要的角色在实现有效的脱墨浮选。通过轻微修改,特别是疏水性和亲水性平衡的角色,可以提高脱墨FAMC的力量和FAMC可以修改有良好混溶与水和墨水阶段(9]。丰富的长烃链双键(polyunsaturation)是最重要的因素来创建表面活性剂疏水性质。另一方面,酯官能团(C-OO-CH₃)导致的表面活性剂分子的亲水特性。

数据2和3建议多聚不饱和脂肪酸C19:2和C21:2 FAMC的高脱墨性能很重要。这个观察是一致的其他研究结果显示合作相互作用分子在各种工艺流程接口(12]。长链和增加不饱和现象导致更好的脱墨浮选性能的表面活性剂。

在这项研究中使用的主要化学成分是一个合成的表面活性剂,FAMC和黑色油墨,主要由炭黑和脂肪酸酯。列出了这些化合物的分子结构如图4。

基于分子结构的化合物构成FAMC和合成表面活性剂,与油墨粒子相互作用可以解释由于其双疏水性和亲水性的性质,如细节如图所示5。PUFA的双键结构FAMC发生分子间键脂肪酸或脂肪酸酯分子的墨水。在合成表面活性剂的情况下,分子间键发生不仅PUFA地区的聚乙二醇分子也合成表面活性剂的一部分,以氢键的形式。

合成表面活性剂与水分子相互作用,显示了良好的溶混性由于非键电子对的氧气。此外,它有一个所以₃集团,促进了与水分子之间的氢键。根据Mayeli Talaeipour,高的表面活性剂HLB值有利于提高纤维素酶活性和较低的HLB值有利于油墨去除(13]。FAMC HLB值低;因此,它可以更好地渗透油阶段。这是由于这样的事实,其亲水性性格完全取决于脂肪酸的羧基的结构因为没有polarity-inducing修改。因此,FAMC油墨具有良好的特征删除,但困难渗透水相(图5)。这些化合物的设计主要是为了促进脱墨浮选,如图3。

的疏水部分FAMC,合成表面活性剂、发泡剂扮演重要的角色在促进与油墨粒子的交互。合成表面活性剂中的双键FAMC,其中电子更不稳定,借给他们倾向于和氧原子和氢原子形成氢键墨水分子。乙氧基中的氧原子的部分脂肪酸衍生物的合成表面活性剂更倾向于用墨水分子形成氢键。

图6显示创建的粘滞力冒泡期间通过孔的空气浮选脱墨浮选和喷射区。泡沫浮选区电梯单独分离油墨,而泡沫喷射区分离墨水的纸纤维表面。粘滞力如图6估计从雷诺数公式。理解这些力量是很重要的,为了达到更好的脱墨效果负责墨水解放和分散。高粘性力墨水超然的喷射区很重要:粘性力越高,油墨分离越好。在浮选区,高粘性力并不意味着更好的浮选,因为泡沫和油墨总量更容易破碎的下一个更高的粘滞力。这种现象显示在图7。

图7清楚地表明,纸的亮度和埃里克处理脱墨浮选强烈受到粘性力的影响。泡沫浮选区创建的孔D40给最好的结果对亮度和埃里克。除了表面活性剂,粘性力扮演重要的角色在决定的程度之间的分子间键合表面活性剂和油墨粒子。合成表面活性剂体系中,最好的结果是获得了泡沫在粘性力在1.5和2.0之间创建×10⁻⁴毫克/ mm的年代²,而FAMC系统,最好的结果是获得1.0 - -1.5×10的粘滞力⁻⁴毫克/ mm的年代²。这个结果可以解释的更强的分子间键合成表面活性剂系统比FAMC系统。这些粘性力不应超过保持油墨总完好无损的泡沫。

这些粘性力超过时,表面活性剂之间的分子间键(或FAMC)和油墨粒子将被打破,脱墨浮选过程将导致低于最佳亮度和埃里克价值。这也适用于泡沫创造了使用其他孔直径。因此,可以得出结论,分子间键bubble-ink聚合合成表面活性剂体系中略强于FAMC系统。

4所示。结论

的籽油Morinda citrifolial .含有不饱和脂肪酸的主要组件,特别是C₁₉H₃₄O₂和C₂₁H₃₈O₂,其中包含两个双键结构。包含这些特性的化合物,这是必要的对于理想的表面活性剂的疏水特性,从6 h点的提取分离。这个分数给最合适的酯脱墨表面活性剂促进油墨去除。6 h分数包含PUFA的比例最高(C19:2)与两个双键在所有其他FAMC产品。

长烃链FAMC PUFA的促进与油墨粒子强相互作用。PUFA的双键结构诱导分子间键的脂肪酸或酯油墨分子。

合成表面活性剂之间的分子间键和墨水比FAMC。因此最佳的合成表面活性剂体系的粘滞力高于FAMC系统。过于高粘性力导致bubble-ink骨料的破坏,减少脱墨性能。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢印尼总局提供的财政支持高等教育(DGHE或DIKTI),批准号1014 / UN10.14 / KU / 2013。作者也感谢泗水印尼PT花王分支提供papyrase酶合成表面活性剂和Darono Wikanaji, Eng。、纸浆和造纸技术讲师和顾问有用的讨论和有价值的建议。

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