Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,Keikhosro Karimi,Mohammadhadi Jazini dorcheh
حمید زیلوئی (استاد راهنما) کیخسرو کریمی (استاد راهنما) محمد هادی جزینی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Elnaz Hassanzadeh Amin
الناز حسن زاده امین

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
Due to population growth and improving living standards in the past few decades, fiber consumption and consequently waste textile production was greatly increased. Main strategies for waste textile management are landfill and incineration that caused many environmental problems while main part of these wastes can be turned into biological products such as biogas. Biogas is one of the leading biofuels that is produced by fermentation using anaerobic bacteria. In the present study, pretreatment of jean (as a waste textile) with sodium carbonate solution was performed to increase the efficiency of biogas production, reduce the crystallinity of cellulosic part, and separate cotton fibers from the synthetic part of textile, i.e., polyester. This alkaline pretreatment was performed on natural cotton and waste textile samples using various concentration of sodium carbonate (0, 0.5, and 1 M) at different temperatures (50, 100 and 150 ° C) for 120 min. Then the treated and untreated materials were anaerobically digested to biogas. The best improvement in the yield of methane production was achieved by pretreatment using 0.5 M sodium carbonate at 150 ° C for 120 min, giving a methane yield of 328.9 and 361.1 ml/g.VS after 40 days digestion. Under these conditions, polyester fibers were hydrolyzed and separated from the fabric structure so that the percentage of cellulose in the solid remained after the pretreatment was about 91%. The analysis showed that the alkali treatment can significantly increase water absorption ability, remove impurities of cellulosic part, reduce cellulose crystallinity, and hydrolyses polyester fiber, resulting in enhancement of biogas production. The pretreated samples were also subjected to enzymatic hydrolysis using cellulase and ? -glucosidase. The best glucose yield by enzymatic hydrolysis was obtained as 88.0% for cotton and 79.6 and 81.7 for textile, whereas the best results for untreated cotton and textile samples were 36.9% and 28.0%, respectively. Then the best results of enzymatic hydrolysis were fermented by Saccharomyces cerevisiae . The highest ethanol yield was 69.4% and 59.5% for cotton and textile, respectively. Keywords: Biogas, cotton, enzymatic hydrolysis, sodium carbonateو textile
در چند دهه اخیر به دلیل رشد جمعیت و همچنین ارتقاء سطح استانداردهای زندگی مصرف الیاف و به دنبال آن تولید مواد پسماند نساجی به شدت افزایش یافته‌است. از عمده‌ترین راهکارهای مدیریت مواد پسماند نساجی دفن و سوزاندن است که این راهکارها اثرات تخریبی زیست محیطی بدنبال دارند. این درحالی است که بخش عمده‌ای از این مواد پسماند قابلیت تبدیل به محصول‌های بیولوژیک از جمله بیوگاز را دارند. بیوگاز از دسته سوخت‌های زیستی است که طی چهار مرحله اصلی در اثر تخمیر زیست توده توسط باکتری های بی‌هوازی تولید می‌شود. در این تحقیق به منظور افزایش بازده تولید بیوگاز،کاهش بلورینگی جزء پنبه‌ای و جداسازی الیاف پنبه از پلی‌استر، از پیش‌فرآوری با محلول کربنات سدیم برای پارچه پنبه-پلی‌استر و پنبه خالص استفاده شد و همچنین برخی ویژگی‌های پلی‌استر باقیمانده تعیین شد. نمونه‌های خام پنبه و پارچه جهت مقایسه، تحت پیش‌فرآوری با دماهای گوناگون (50، 100 و 150 درجه سانتی‌گراد)، در غلظت‌ها‌ی مختلف کربنات سدیم(0، 5/0 و 1 مولار) به مدت 120 دقیقه قرارگرفت. عملیات تهیه بیوگاز روی نمونه‌های خام و پیش‌فرآوری شده پارچه و پنبه و همچنین یک نمونه پارچه تهیه شده از پنبه بازیابی‌شده از نوع ویسکوز انجام گرفت. بیشترین مقدار متان تولید‌شده از پارچه و پنبه به‌ترتیب، 9/328 و 1/361 میلی‌لیتر به‌ازای هر گرم جامد فرار برای نمونه‌های پیش‌فرآوری شده در دمای 150 درجه سانتی‌گراد با غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم به مدت زمان 120 دقیقه در طی 40 روز به‌دست آمد. همچنین تحت این شرایط دمایی و غلظت کربنات سدیم، الیاف پلی‌استر به میزان قابل توجهی هیدرولیز و از ساختار پارچه جدا شدند به‌طوری که درصد سلولز موجود در جامد باقیمانده پس از پیش‌فرآوری در حدود 91 درصد بدست آمد. متان تولیدی از ویسکوز طی مدت 40 روز، 7/381 میلی‌لیتر به‌ازای هر گرم جامد فرار بود.گرچه تصاویر تهیه شده به روش میکروسکوپ الکترونی روبشی از بهترین نمونه‌های پیش‌فرآوری شده و نمونه خام پنبه و پارچه، تغییر محسوسی جز اندکی تورم در ساختار میکروفیبریلی پنبه نشان نمی‌دهد اما نتایج حاصل از آنالیز FTIR نشان دهنده کاهش کریستالینیتی جزء پنبه‌ای و همچنین تبدیل سلولز نوع اول به نوع دوم است.بنابراین افزایش قدرت جذب، ازبین‌رفتن ناخالصی‌ها، کاهش بلورینگی بخش سلولزی و هیدرولیز بخش پلی‌استری در اثر پیش‌فرآوری قلیایی را می‌توان از عوامل افزایش بازده تولید بیوگاز و اتانول در این تحقیق دانست. همچنین نمونه‌های پیش‌فرآوری شده پنبه وپارچه خام جهت تعیین میزان گلوکز تولیدی به مدت 72 ساعت توسط آنزیم‌های سلولاز و بتا گلوکسیداز هیدرولیز شدند. بهترین نمونه‌های هیدرولیز آنزیمی و همچنین نمونه‌های خام تحت شرایط تخمیر جداگانه توسط مخمر ساکارومایسیس سرویسیه به‌منظور تهیه اتانول قرارگرفتند. بیشترین بازده هیدرولیز آنزیمی در نمونه پنبه‌ای به ترتیب به میزان 9/87 و 9/88 درصد و در نمونه پارچه به‌ترتیب به میزان 5/79 و 7/81 درصد مشاهده شد. این درحالی است که بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه پنبه خام 9/36 درصد و پارچه پیش‌فرآوری نشده 0/28 درصد بود. بیشترین بازده تولید اتانول از پنبه و پارچه به ترتیب 4/69 و 5/59 درصد بدست آمد. کلمه‌‌های کلیدی: بیوگاز، پارچه، پنبه، هیدرولیز آنزیمی، کربنات سدیم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی