Skip to main content
SUPERVISOR
Keikhosro Karimi,Mahmood Masoomi
کیخسرو کریمی (استاد راهنما) محمود معصومی (استاد راهنما)
 
STUDENT
ELAHE GHOLAMZAD
الهه غلامزاد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Characterization of Polyester Properties Separated from Textile as Well as Glucose and Ethanol Production from its Cotton
The global consumption of fibers has increased along with the population growth and general increase of the living standards. In 2011, the worldwide fiber consumption exceeded 85 million tonnes, which consists of around 40 and 60% cellulosic and man-made fibers, respectively. This huge amount of fibers is processed into apparel, home textiles, and industrial products, ending up as waste after a certain time delay. Even though current management of waste textile mainly comprises incineration and landfilling, the waste textiles have a potential to serve as an alternative feedstock for production of biological products via microbial fermentation. Bioethanol is one of the renewable fuels which can be produced from waste textiles by a process containing pretreatment, hydrolysis, fermentation, and purification steps. In this study, different chemical pretreatments by alkali solvents (NaOH, NaOH/urea, NaOH/thiourea and NaOH/urea/thiourea), concentrated phosphoric acid and organic solvent N-methyl-morpholine-N-oxid were evaluated for production of ethanol from textile. The alkaline pretreatment was performed at four different temperatures of -20, 0, 23, and 100 ?C for 1 h, where as the phosphoric acid and NMMO pretreatments were conducted at 50 ?C for 1h and at 120 ?C for 3h, respectively. Pretreatment of textile with both phosphoric acid and NMMO resulted in separation of the cellulosic fibers from the polyester. However, cellulose and polyester fibers remained together in the alkaline pretreatment, and they were separated in the enzymatic hydrolysis instead where the cellulose was converted into soluble glucose. Treated and untreated textiles was subjected to enzymatic hydrolysis at 45 ?C for 72 h using 30 FPU cellulose and 60 IU ?-glucosidase per grams of substrates. Furthermore, the hydrolysates were subjected to simultaneous saccharification and fermentations (SSF) at 36 ?C for 72 h using 15 FPU and 30 IU per grams of substrates. Results of hydrolysis showed that glucose yield was increased by pretreatments from 46.3% for untreated textile to more than 80, 99, and 94% for alkali and phosphoric acid and NMMO-treated textiles, respectively. In addition, ethanol yield was improved from 36.1% for untreated textile to more than 70% for alkali and phosphoric acid treated samples. Considering the weight and composition of materials before and after of the process, cotton was separated from polyester fibers with percentage of 84.9 and 95.4% for phosphoric acid and NMMO, respectively. In addition, through enzymatic hydrolysis of alkali pretreated textile more than 90% of cellulose was separated, while only 51. 8% of cellulose was separated by enzymatic hydrolysis of untreated textiles. Considering the characterization of the polyester, the crystallinity was increased by treatments, while viscosity was decreased . Key Words ioethanol, cotton, enzymatic hydrolysis, polyester, textile.
همراه با رشد جمعیت در جهان و افزایش استاندارد های زندگی تولید و مصرف الیاف، روز به روز در حال افزایش است. به طوری که در سال 2011، تولید جهانی الیاف با سهم 40 % الیاف سلولزی و 60% الیاف مصنوعی به بیش از 85 میلیون تن رسیده است. این حجم زیاد الیاف در پوشاک، مصارف خانگی و صنایع استفاده و پس از مدت زمان مشخصی به عنوان ضایعات دور انداخته می شود. متأسفانه متداول ترین روش های دفع ضایعات نساجی، دفن و سوزاندن آن ها می باشد، این درحالی است که این ترکیبات یک منبع غنی از انرژی و مواد هستند، که پتانسیل استفاده به عنوان مواد خام، برای تولید محصولات بیولوژیکی از طریق فرآیندهای زیستی را دارند. بیواتانول یکی از سوخت های زیستی است که در طی چهار مرحله شامل پیش فرآوری، هیدرولیز، تخمیر و خالص سازی می تواند از ضایعات نساجی تولید شود. در این تحقیق به منظور بهبود بازده هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول، پس از پیش فرآوری فیزیکی، پیش فرآوری شیمیایی با حلال های قلیایی(سود، سود/اوره، سود/تیواوره و سود/اوره/تیواوره)، فسفریک اسید 85% و حلال آلی نرمال متیل مورفولین نرمال اکسید (NMMO) انجام شد. عملیات پیش فرآوری با حلال های قلیایی در چهار دمای مختلف (20-، صفر، 23 و 100 درجه سانتی گراد) به مدت 1 ساعت، با فسفریک اسید در دمای 50 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت و با نرمال متیل مورفالین نرمال اکسید در دمای 120 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت صورت گرفت. در طی پیش فرآوری با حلال های فسفریک اسید و NMMO، الیاف پنبه و پلی استر از یکدیگر جدا شدند، ولی در پیش فرآوری با حلال های قلیایی جداسازی الیاف در فرآیند هیدرولیز انجام شد. هیدرولیز آنزیمی پارچه پیش فرآوری شده و نشده در دمای 45 درجه سانتی گراد به مدت 72 ساعت برای تولید قند و فرآیند هیدرولیز و تخمیر هم زمان در دمای 36 درجه سانتی گراد به مدت 72 ساعت برای تولید اتانول انجام شد. در مرحله هیدرولیز آنزیمی از FPU30 آنزیم سلولاز و IU60 آنزیم بتاگلوکوسیداز به ازای هر گرم سوبسترا استفاده شد. این مقادیر در فرآیند تخمیر و هیدرولیز هم زمان به ترتیب FPU 15 و IU 30 به ازای هر گرم سوبسترا بود. نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی نشان داد، که بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه های پیش فرآوری شده با حلال های قلیایی بیش از 80% و با دو حلال فسفریک اسید و NMMO به ترتیب بیش از 99 و 94% می باشد، در حالی که این مقدار برای پارچه پیش فرآوری نشده تنها 3/46% بود. بازده تولید اتانول در مرحله تخمیر و هیدرولیز آنزیمی از 1/36% برای پارچه پیش فرآوری نشده به بیش از 70% برای حلال های قلیایی و فسفریک اسید افزایش یافت. نتایج حاصل از آنالیز ترکیبات موجود نشان داد، درصد جداسازی الیاف پلی استر- پنبه در طی پیش فرآوری با حلال های فسفریک اسید وNMMO به ترتیب 9/84 و 4/95% است. هم چنین درصد جداسازی الیاف مذکور پس از هیدرولیز آنزیمی پارچه پیش فرآوری شده با حلال های قلیایی بیش از 90% می باشد، این در حالی است که پس از هیدرولیز برای نمونه پیش فرآوری نشده، درصد جداسازی 8/51% مشاهده شد. نتایج بررسی خصوصیات پلی استر پس از جداسازی از پنبه نشان داد، که بلورینگی نمونه های پیش فرآوری شده افزایش و ویسکوزیته آن ها نسبت به پلی استر پیش فرآوری نشده کاهش یافته است. واژگان کلیدی بیواتانول، پارچه، پلی استر، پنبه، هیدرولیز آنزیمی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی