سود پرک در تولید نوشابه

سود پرک در تولید نوشابه بسیار بسیار حائز اهمیت است چرا که میتوانید با مقاله ای که در زیر برای شما دوستان ترجمه شده است متوجه کاربرد سود پرک در تولید نوشابه باشید . سود پرک به مانند همه صنایع مخصوصا صنایع خوراکی دیگر در صنعت نوشابه سازی هم بسیار کاربرد دارد نوشابه سیاه که یکی از معروفترین نوشیدنی های جهان است به متد های زیادی تولید و بهره وری می شود و از این رو شرکت آذر اسید بر آن شد تا نحوه تولید نوشابه سیاه از سود پرک را با آخرین متد های علمی برای شما ارائه نماید .

برای خرید سود پرک تماس بگیرید .

اطلاعات تماس

شماره های تماس :

  • شرکت آذر اسید             ۰۴۱۳۲۹۰۷۰۰۱
  • آقای مرتضی بخشایشی  ۰۹۱۴۱۰۳۲۲۹۲
  • آقای رضا بخشایشی       ۰۹۱۴۱۰۳۲۳۲۹

آدرس انبار ها :

  • انبار تبریز : جاده مایان – شهرک صنعتی مایان – فلکه دوم
  • انبار تهران : جاده قدیم قم – شور آباد

تولید هیدروژن، لیگنین و سود پرک از خمیر کردن نوشابه سیاه توسط الکترولیز

چکیده

نوشابه سیاه با خمیر کردن چوب کرافت یا مواد خام غیر چوبی در کارخانه های خمیر تولید می شود و به عنوان منبعی تجدید پذیر به حساب می آید. هدف این مقاله، ایجاد ابزاری موثر برای حذف آلاینده های آب با بازیابی لیگنین و سود پرک از نوشابه سیاه بر اساس الکترولیز بود.

بدست آوردن ۱۰۰۰ میلی لیتر نوشابه سیاه (مقدار جامد ۱۲۲ گرم / لیتر) با مصرف انرژی ۳۴۵٫۶ کیلوگرم انرژی الکتریکی را به خود اختصاص داده و منجر به تولید ۳۰٫۷ گرم سود پرک ، ۰٫۸۲ گرم گاز هیدروژن و ۵۲٫۱ گرم ماده جامد بیومس شد. بنابراین، نسبت بازیابی جامدات عنصری سدیم و زیست توده به ترتیب ۴/۸۰ و ۷۶ درصد است. بدست آوردن نوشابه سیاه یک تکنولوژی سازگار با محیط زیست است که می تواند به طور خاص فرایندی جایگزین در رسیدگی به مسائل زیست محیطی از مواد زائد خمیری را به کارخانه های کوچک و بدون بازیافت نوشابه سیاه تبدیل کند.

کلمات کلیدی: نوشابه سیاه؛ الکترولیز؛ انرژی؛ لیگنین؛ هیدروژن

۱٫مقدمه

نوشابه سیاه ماده زائدی است که در آسیاب خمیر کاغذ در طول خمیر کردن کرافت از چوب یا مواد خام غیر چوبی تولید می شود [۱]. مشروب سیاه حاوی حدود ۲۵٪ -۴۱٪ لیگنین [۲،۳] و ۱۸٪ -۲۳٪ سدیم [۴] و دیگر ارگانیسم های حل شده (همی سلولز، سلولز، استخراج و غیره) و غیر معدنی است.

با توجه به وجود مقدار زیادی مواد آلی، مشروب سیاه می تواند به عنوان یک منبع تجدید پذیر مورد توجه قرار گیرد [۵]. در یک آسیاب  پالایش مدرن، مشروب سیاه که فرآیند بازیابی مشروب سیاه نامیده می شود [۶]، جایی که نوشابه سیاه به ۷۵ تا ۶۵ درصد (wt٪) متمرکز شده و سپس در یک دیگ بخار احیا می شود که ارگانیزم ها به شکل بخار و الکتریسیته تولید می شود، در حالی که نمک های سدیم به سولفید سدیم و کربنات تبدیل می شوند.

به عنوان مثال، برای عملیات در مقیاس کوچک، مواردی که معمولا در آسیاب یافت می شوند، فرایند بازیابی نوشابه مشکی غیر اقتصادی نیست؛ در عوض نوشابه مشکی زیر سیستم های تصفیه صنعتی مانند سیستم های هوازی و یا بی هوازی ایجاد می شوند.

سود پرک فرآیند دیگری برای ایجاد نوشابه سیاه، تکنولوژی گازسیون است تا گازهای سنتزی و سایر گازها تولید شود. چنین تکنولوژی در سه دهه گذشته در حال توسعه است [۷]. فرایند گازیزاسیون نوشابه سیاه با محتوای جامد ۶۵ تا ۷۵ درصد و مقدار محدود اکسیژن یا هوا را به صورت گازی تغذیه می کند، به طوری که یک سری واکنش ها منجر به تبدیل نوشابه سیاه به CO، H2، CO2 و کربنات سدیم در دماهای بالا می شود [۸].

پس از آن می تواند به عنوان مواد پایه برای تولید سدیم متانول و دی متیل اتر (DME) [9،۱۰] یا سوخت برای احتراق در یک توربین گاز برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرد. [۱۱]. کربنات سدیم تولید شده به وسیله آلکالیزه شدن با آهک به سود پرک  تبدیل می شود.

لیگنین می تواند برای تولید سوخت مایع برای موتورهای احتراق داخلی استفاده شود [۱۲،۱۳] و برای تولید مواد مفید دیگر [۱۴،۱۵]. یکی از راه های استفاده از لیگنین در بالا این است که اسیدی کردن مشروب سیاه به pH = 2-4 برای رساندن لیگنین؛ سپس لیگنین مرطوب با فیلتر کردن مخلوط حاصل می شود و سپس بیشتر پردازش می شود [۱۶].

تلقی کردن نوشابه سیاه با استفاده از روش های احتراق و گازی، سود پرک و گرما می تواند بهبود یابد؛ با این حال، لیگنین به انرژی تبدیل می شود و آلاینده های گاز با استفاده از این روش ها تخلیه می شوند. بهبود مشروب سیاه با استفاده از روش اسیدی کردن، احیا لیگنین، اسید سولفوریک را مصرف می کند و سود پرک کیمیا سحر را از دست می دهد.

تا به امروز، هیچ راهی برای یافتن لیگنین و سود پرک کیمیا سحر از نوشابه سیاه پیدا نشده است. بنابراین، ما در اینجا نتایج خود را در مورد تولید هیدروژن، لیگنین و هیدروکسید سدیم از مشروب سیاه با استفاده از مفهوم الکترولیز گزارش دادیم.

  1. روش ها و مواد ( سود پرک )

۲٫۱ نوشابه سیاه

از شرکت Guangxi Huajing  (نانینگ، چین)، مشروب سیاه با غلظت ۱۲۲ گرم بر لیتر جامدات و تقاضای اکسیژن شیمیایی (CODC) 119198.4 میلی گرم بر لیتر تهیه شد. مشروب سیاه از جنس چوب یا بامبو توسط فرایند سولفیت تشکیل شده است که حاوی ۱۸ درصد (wt٪) سدیم در جامدات مشروب سیاه خشک است.

با پیرولیز در دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۵ ساعت، ترکیبات آلی به طور کامل تبدیل می شود، از باقی مانده به مقدار ۴۳٫۸٪ از جامدات است. به این ترتیب، ترکیبات ارگانیک در مشروب سیاه خشک ۲/۵۶٪ تخمین زده می شود.

۲٫۲ الکترولیز نوشابه سیاه با استفاده از سود پرک

این تنظیم به طور عمده شامل یک راکتور الکترولیت کاتدی و یک فیلتر غشائی بود، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. راکتور الکترولیتی کاتیونی یک دستگاه کلیدی در سیستم است [۱۷]. راکتور شامل یک اتاق آندی بزرگ است که با یک صفحه کاتد در ارتباط است. غشای تبادل کاتیونی ۲۰ سانتی متری (CEM) به عنوان غشای جداسازی استفاده شد. ولتاژ کار ۴ ولت بود که به طور متوسط ​​۱۰۰ میلی آمپر جریان تولید می کرد.

سود پرک شکل یک

شکل ۱: ساختن تجربی سیستم پردازش مشروب سیاه با استفاده از الکترولیز.

راکتور الکترولیز در صنایع کلر و قلیایی استفاده می شود. در فرایند الکترولیز آب، آب (به صورت الکترولیت اضافه شده) به داخل راکتور، تولید گاز هیدروژن و گاز اکسیژن در کاتد و اتاق های آند اعمال می شود [۱۸]. در فرآیند الکترولیز سدیم کلرید، آب شور اشباع شده به رآکتور، تولید گاز هیدروژن و سود پرک کیمیا سحر در اتاق کاتد و گاز کلر در اتاق آند انجام می شود. در اینجا، راکتور الکترولیز برای تصفیه مشروب سیاه استفاده می شود، گاز هیدروژن و سود پرک کیمیا سحر در اتاق کاتد تولید می شود؛ در همان زمان، گاز اکسیژن، لیگنین و سایر رسوبات آلی در اتاق آند تولید می شد.

یک فیلتر برای حذف آن ها از راکتور به منظور حفظ کارکرد راکتور به طور مداوم استفاده شد. علاوه بر این، رسانایی مشروب سیاه رقیق شده نسبتا پایین است؛ و به این ترتیب، برای رسیدن به میزان تولید مناسب، به غشای بیشتری نیاز دارد.

در مقایسه با راکتور الکترولیتیکی برای تولید سوخت هیدروژنی از مشروب سیاه [۱۹]، این سیستم پردازش مشروب سیاه نوآوری های زیر را دارد: (۱) فضای رآکتور الکترولیتی به یک اتاق آند بزرگ و یک صفحه کاتد توسط غشای تبادل در نتیجه علاوه بر سوخت هیدروژن، سود پرک کیمیا سحر به عنوان محصول اصلی در اتاق کاتد تولید شده و محصول اصلی لیگنین به طور کامل در اتاق آند انباشت شده؛

(۲) گاز هیدروژن تولید شده و گاز اکسیژن به ترتیب در اتاق کاتد و اتاق آند ساخته شده و درنتیجه، گاز هیدروژن تولید شده به راحتی احتراق می شود؛ (۳) یک فیلتر برای جداسازی رسوبات لیگنین از مخلوط اسیدی شده استفاده شده است، و در نتیجه، اجازه می دهد تا سیستم به طور مداوم کار کند.

۲٫۳ شرح فرایند تصفیه با استقاده از سود پرک

ابتدا ۲۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه به ۹۰۰ میلی لیتر با استفاده از فیلتر بازیافت اسیدی در حلقه ۱ رقیق شدند. در مرحله دوم، محلول رقیق شده به رآکتور الکترولیتی ۲ منتقل شد. در راکتور، سود پرک و H2 در اتاق کاتدی ۶ تولید شد. مخلوط اسیدی از اسیدهای آلی مختلف، لیگنین و برخی از پلیمرهای آلی در بخش آند ۵ تولید شده است.

این مخلوط اسیدی شده توسط فیلتر غشاء ۳ فیلتر شده و مواد جامد زیست توده مرطوب (از جمله لیگنین و سایر رسوبات آلی) و یک فیلتراسیون اسیدی تولید می شود. در نهایت، فیلتراسیون اسیدی در نتیجه برای رقیق کردن مشروب سیاه جدید ۲۰۰ میلی لیتر بازیافت شد.

عملیات در ۲۴۰ ساعت، ۱۰۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه به طور کامل تحت درمان تصفیه قرار گرفت، تولید به عنوان محصولات سود پرک کیمیا سحر ، H2 و مواد جامد بیومس و مصرف انرژی الکتریکی است. تصاویر زیست توده رسوب در محلول رقیق شده در شکل S1 (بخش ۱ مواد تکمیلی) نشان داده شده است.

۲٫۴٫ روش های تحلیلی

غلظت سود پرک با استفاده از محلول ۰٫۱ M H2SO4 تثبیت شد. مقدار حرارت پایین پلیمرهای آلی با استفاده از یک کالریمتر تعیین شد. جرم جامد باقی مانده در فیلتراسیون اسیدی شده مورد آزمایش و وزن قرار گرفت.

توده هیدروژن با استفاده از یک آنالایزر مادون قرمز (Gasboard gas analyzer-3100، Sifang Co.، Ltd.، Wuhan، China) تعیین شد [۳]. اول، گاز هیدروژن تولید شده در اتاق کاتد در الکترولیز در مخزن تحت آب جمع آوری می شود.

گاز جمع آوری شده به ۴ لیتر حجم کل با هوا رقیق شد. سوم، گاز رقیق شده به داخل اتاق با پودر کلسیم خشک و پنبه به منظور جذب آب در رطوبت قرار داده شد. سپس گاز خشک به وسیله آنالیز مادون قرمز برای تعیین غلظت هیدروژن انجام شد. حجم هیدروژن با ضرب کردن غلظت و حجم رقیق تعیین شد و حجم هیدروژن توسط ضرب حجم گاز هیدروژن و تراکم آن تعیین شد.

آنالیز رزونانس مغناطیسی هسته ای ۱H (1H-NMR) به ترتیب با استفاده از DMSO و TMS به عنوان حلال و مرجع به ترتیب بر روی دستگاه AVANCE III HD 600 MHz (Bruke، Karlsruhe، آلمان) انجام شد. برای تجزیه و تحلیل، یک دستگاه اسپکترومتر مادون قرمز فوریه (FTIR) (Nicolet IS 50، Thermo Fisher Scientific، Waltham، MA، USA) برای تجزیه و تحلیل استفاده شد. هر نمونه پودر با KBr مخلوط شد و مخلوط در یک قالب فشار داده شد تا یک صفحه نمونه تهیه شود. سپس صفحات نمونه در محدوده ۴۰۰۰-۳۰۰ سانتی متر اندازه گیری شد.

  1. نتایج

۳٫۱ شناسایی محصولات اصلی

همانطور که در جدول ۱ نشان داده شده است، درمان ۱۰۰۰ لیتر (۱۲۲ گرم لیتر جامدات) مشروب سیاه از فرایند که در بالا شرح داده شده است، منجر به تولید ۵۲٫۱۰ گرم ماده جامد بیومس، ۳۰٫۷۰ سود پرک کیمیا سحر و ۰٫۸۲ گرم گاز هیدروژن می شود.

هنوز ۳۳٫۶۳ گرم جامدات باقی مانده در فیلتراسیون اسیدی وجود داشت و مقدار دیگری از ترکیبات گاز و فرار از سیستم حذف شده بود، از جمله CO2، O2، متانول، اتانول، اسید فرمیک و غیره است. تعداد اعداد جدول ۱ بدست آمده با میانگین سه آزمایش نسبت بازیابی عصاره سدیم و زیست توده به ترتیب ۸۰٫۴٪ و ۷۶٪ است. محاسبات جزئی در بخش ۲ مواد تکمیلی نشان داده شده است و واکنش ترکیبات گازدار و فرار تولید شده در بخش ۳ مواد تکمیلی نشان داده شده است.

سود پرک جدو یک

جدول ۱: توده های محصولاتی از نوشابه مشکی ۱۰۰۰ میلی لیتر.

۳٫۲ تراز انرژی در درمان ۱۰۰۰ میلی لیتر نوشابه سیاه

شکل ۲، تبدیل انرژی درگیر در درمان ۱۰۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه را نشان می دهد. در این فرآیند، ورودی های انرژی عبارت بودند از: ۳۴۵٫۶ کیلوگرم انرژی الکتریکی و ۱۵۷۳٫۸ کیلوگرم گرما مشروب سیاه؛ در حالی که خروجی ها به ترتیب عبارت بودند از: کیلووات ۱۲۳۹٫۴۹ و ۱۱۷٫۲ کیلوگرم از گرمای گاز جامد و هیدروژن زیست توده و ۵۲۶٫۷۱ کیلوگرم جامدات باقی مانده است. با استفاده از یک کالریمتر، ۲۳٫۷۹ کیلوگرم بر گرم که مقدار کم حرارت در جامد بیومس بدست آمد و در محاسبه گرما مورد استفاده قرار گرفت. محاسبات جزئی در بخش ۴ مواد تکمیلی نشان داده شده است.

سود پرک شکل دو

شکل ۲٫ تعادل انرژی در درمان ۱۰۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه.

مصرف انرژی الکتریکی برای تولید هیدروژن در شرایط مورد مطالعه ۱۱۷٫۰۷ کیلووات بر ساعت (کیلوگرم H2) بود که در الکترولیز آب برای هیدروژن به طور قابل توجهی بالاتر از ۴۵ کیلووات در ساعت در کیلو وات (H2) بود [۲۰]. مصرف انرژی الکتریکی بیشتر به دلیل ولتاژ کار بیشتر برای بدست آوردن میزان تولید بالا در این مطالعه بود. علاوه بر این، نسبت بین گرما تولید بیومس و گرما مشروب سیاه ۸٫۸۸٪ بود.

۳٫۳٫ بررسی ترکیبات جامدات زیست توده

۳٫۳٫۱ بیومس جامد تولید شده سود پرک

مواد جامد زیست توده تولید شده توسط خاکستر و وزن، با ۰٫۳۲٪ خاکستر مورد آزمایش قرار گرفتند. شکل ۳ طیف FTIR جامدات زیست توده، لیگنین و رسوبات از فیلتراسیون اسیدی است. شکل ۳a نشان دهنده طیف FTIR از تولید بیومس است. از کجا، جذب لیگنین در ۱۵۱۲٫۹۴ سانتی متر و ۱۶۰۳٫۱۴ سانتی متر -۲ ارائه شده است. در نتیجه، مواد جامد تولید شده زیست توده حاوی لیگنین می توانند شناسایی شوند. علاوه بر پیک جذب شخصیت لیگنین، به ترتیب بدست می آید: ۱٫۳۳۹۶٫۴۵ cm-1، ۲۹۲۲٫۲۲ cm-1 و ۱۴۵۹٫۳۰ cm-7، که مربوط به گروه های OH، CH و -CH2 می باشد.

سود پرک شکل سه

شکل ۳ طیف سنج مادون قرمز فوریه (FTIR) جامدات زیست توده (a)؛ لیگنین (b) و رسوبات اسیدی از فیلتراسیون (c).

شکل ۴ طیف های H-NMR جامدات زیست توده، لیگنین و رسوبات از فیلتراسیون اسیدی را نشان می دهد. شکل ۴a نشان دهنده طیف H-NMR تولید بیومس است، در حالی که پیک های جذب لمینین بامبو در حد ۲٫۵۱ ppm، ۳٫۳۱ ppm و ۳٫۷۵ ppm وجود دارد.

در نتیجه، حضور لیگنین در مواد جامد تولید شده زیست توده حاوی مورد تایید قرار گرفت. حداکثر جذب در ۱٫۲۷ ppm به گروه -CH3 اختصاص داده شد و پیک ها در ۲٫۵۱ ppm به -CH2 اختصاص یافتند. حداکثر جذب در ۳٫۳۱ ppm و ۳٫۸۳ ppm به گروه -CH بر روی حلقه بنزن اختصاص داده شد. پیک های جذب در ۶٫۴-۷٫۵۳ ppm، مربوط به گروه های OH می باشد.

سود پرک شکل چهار

شکل ۴ طیف های رزونانس مغناطیسی هسته ای (H-NMR) جامدات زیست توده (a)؛ لیگنین (b) و رسوبات از فیلتراسیون اسیدی (c).

۳٫۳٫۲ لیگنین پیش رونده

آزمایش های اضافی برای بررسی بیشتر جرم لیگنین حاوی جامدات زیست توده تولید شده انجام شد. ۱۰۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه به ۲۰۰۰ میلی لیتر محلول اضافه شد، که در نتیجه آن با اسید سولفوریک اسید ۰٫۱ میلی گرم ترکیب شد و ۳۹٫۸ گرم لیگنین و ۲۰۰۰ میلی لیتر از فیلتراسیون اسیدی بدست آمد.

به این ترتیب، مواد جامد بیومس تولید شده توسط الکترولیز حاوی ۳۹٫۸ گرم لیگنین بودند. علاوه بر لیگنین، ۱۲٫۳ گرم دیگر رسوبات آلی موجود در مواد جامد بیومس وجود دارد. شکل ۳b طیف FTIR لیگنین با رسوب اسید سولفوریک را نشان می دهد.

علاوه بر پیک های جذبی مشخصی از لیگنین در ۱۵۱۳٫۶۶ cm-1 و ۱۶۰۳٫۲۵ cm-1، پیک های جذب مشخص در ۳۳۹۶٫۳۵ cm-1، ۲۹۲۱٫۹۹ cm-1 و ۱۴۵۹٫۱۶ cm-1 وجود دارد، که مربوط به گروه های OH، CH و -CH2 ، به ترتیب است. شکل ۴b طیف H-NMR از لیگنین است که توسط اسید سولفوریک رسوب داده شده است و جذب لیگنین بامبو را در ۱٫۲۵ ppm، ۲٫۵۱ ppm و ۳٫۳۱ و ۳٫۷۵ ppm نشان می دهد. همانطور که پیشتر ذکر شد، این پیک ها به ترتیب به گروه های -CH3، -CH2 و CH تبدیل شدند.

۳٫۳٫۳ سود پرک و دیگر رسوبات آلی

آزمایش های اضافی برای بررسی بیشتر تولید نسلی از رسوبات آلی دیگر انجام شد. پس از حذف لیگنین با تصفیه، ۲۰۰۰ لیتر باقی مانده از فیلتراسیون اسیدی به داخل راکتور الکترولیتی تغلیظ شد و به مدت ۹۶ ساعت الکترولیز شد. به عنوان یک نتیجه، رسوب تشکیل شد، و تولید ۱۲٫۳ گرم جامدات خشک باقی مانده است.

بدین ترتیب، جامدات تولید شده زیست توده حاوی ۱۲٫۳ گرم دیگر رسوبات آلی است که می توانند شناسایی شوند. شکل ۳c نشان دهنده طیف FTIR رسوبات آلی تولید شده از فیلتراسیون اسیدی است. به طور عمده، پیک های مشخصی در اندازه های ۱۵۱۲٫۸۰ cm-1 و ۱۶۰۲٫۷۵ سانتی متر وجود دارد که به واحدهای کوچک لیگنین مربوط می شود، بنابراین نتیجه می گیریم که رسوبات حاصل از فیلتراسیون اسیدی شامل واحدهای کوچک لیگنین هستند.

شکل ۴c طیف H-NMR از رسوبات آلی تولید شده از فیلتراسیون اسیدی است. آن ها حاوی واحدهای کوچک لیگنین بودند و به این ترتیب، H-NMR حاوی کیت های جذبی لمینین بامبو در ۲٫۵۰ ppm و ۳٫۳۴ ppm بود. با این حال، پیک در ۱٫۲۵ ppm اختصاص داده شده به گروه -CH3 بسیار کوچکتر بود و پیک ۳٫۷۵ بود وجود ندارد،

نشان می دهد که ساختار رسوب آلی از فیلتراسیون اسیدی تا حدودی متفاوت از لیگنین است که رسوب شده توسط اسید سولفوریک و رسوبات توسط الکترولیز بدست آمده است. پلیمریزاسیون آلی و رسوب از فیلتراسیون اسیدی در بخش ۵ مواد تکمیلی نشان داده شده است.

۳٫۴٫ بررسی مکانیزم های کارکرد الکترولیز نوشابه سیاه

همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است، مکانیسم کار مشروب سیاه به شرح زیر است.

سود پرک شکل پنج

شکل ۵٫ مکانیزم کارکرد الکترولیز liquor سیاه

مشروب سیاه حاوی لیگنین سدیم و نمک های سدیم اسید های ارگانیک (NaA) مانند اسید سدیم و استات است. لیگنین سدیم به Na + و لیگانین آنیون (لیگنین) تقسیم می شود و نمک های سدیم اسیدهای ارگانیکی به Na + و آنیون اسیدی آلی (A) در محلول جدا می شوند.

مسدود کردن انتخابی توسط غشای تبادلی کاتدی باعث جلوگیری از نفوذ یون های اسیدی آلی از نفوذ غشا شد، در حالی که Na + می تواند نفوذ به غشاء و انتقال آن به اتاق کاتد می انجامد [۲۱]. در اتاق کاتد، یون های H + جدا شده، الکترون ها را می پذیرند و وقتی کاتد را لمس می کنند، گاز هیدروژن ایجاد می شود [۲۲]؛ و باقی مانده -OH و Na + وارد می شود تا هیدروکسید سدیم را تشکیل دهد.

در محفظه آند، یون های جدا شده -OH، الکترون ها را از دست می دهند و در تماس آند با گاز اکسیژن و آب تولید می شوند [۲۳]. و یون های H + باقی مانده با یون های اسیدی غیر آلی (A’) برای تولید اسیدهای آلی (HA) [22] ترکیب می شوند. واکنش های حاصل از تولید سود پرک کیمیا سحر و لیگنین به صورت معادلات (۱) – (۸) بیان می شود. تولید اسید آلی منجر به بارش لیگنین شد که مکانیزم ها در شکل ۶ نشان داده شده است.

سود پرک شکل شش

شکل ۶: مکانیزم رسوب لیگنین در فرآیند الکترولیز liquor سیاه.

واکنش های زیر در اتاق کاتد رخ می دهد:

سود پرک واکنش یک

واکنش های زیر در اتاق کاتد رخ می دهد:

سود پرک واکنش دو

واکنش خالص برای راکتور الکترولیتی به شرح زیر است:

  1. بحث

مشروب مشکی با مشکلات الکتریکی مصرف مقادیر زیادی انرژی الکتریکی را افزایش می دهد و به همین ترتیب هزینه مصرف برق انرژی یک کارخانه میلگرد را افزایش می دهد. با این حال، در مقایسه با احتراق [۶] و گاز [۲۴]، تصفیه مشروب سیاه با استفاده از الکترولیز دارای مزایای زیر است:

(۱) بدون نیاز به تمرکز مشروب سیاه، که باعث کاهش مقدار زیادی انرژی مصرف شده در تبخیر آب می شود؛

(۲) بدون آهک در فرآیند بازسازی NaOH مصرف شود، درنتیجه، از بین بردن چرخه آهک انرژی زیاد، همراه با سیستم دفع ضروری جامد؛

(۳) کاهش انتشار CO2 گاز و دیگر گازهای سمی [۷]؛

(۴) تولید مقادیر لیگنین، که توانایی تبدیل شدن به انرژی زیستی و مواد زیستی را دارد [۱۳،۲۵،۲۶]؛

(۵) علاوه بر لیگنین، سایر اجزای ارگانیک در محلول از طریق پلیمریزاسیون بهبود می یابند، بنابراین مقدار آلاینده های آلی را که تخلیه می شود، کاهش می دهد.

بر اساس اعداد شکل ۲، مصرف الکتریکی برای تصفیه ۱ متر مکعب مشروب سیاه ۹۶ کیلو وات ساعت است که هزینه آن حدود ۹٫۶ دلار است. سود پرک کیمیا سحر تولیدی حدود ۳۰٫۷ کیلوگرم است که ارزش آن حدود ۱۰٫۷ دلار است.

علاوه بر سود پرک کیمیا سحر ، ۵۲٫۱ کیلوگرم جامد زیست توده و ۰٫۸۲ کیلوگرم هیدروژن در همان زمان بدست می آید؛ این دو محصول در حدود $ ۱۱٫۲ دلار ارزش دارند. بنابراین، گرچه فقط ۸۰٫۴٪ از سود پرک کیمیا سحر بازیافت شده است، تصفیه مشروب سیاه با الکترولیز ممکن است از لحاظ اقتصادی امکان پذیر باشد. محاسبات اقتصادی جزئیات در بخش ۶ مواد تکمیلی نشان داده شده است.

فرایند الکترولیز مشروب سیاه دارای پتانسیل زیادی است:

(۱) فرآیند بازیابی مشروب سیاه در کارخانجات خمیر، مقادیر زیادی از ضایعات جامد، مایع و گازهایی را که اثرات زیست محیطی قابل توجهی در مناطق اطراف دارند، تخلیه می کند. [۲۷] مطلوب برای توسعه تکنولوژی جایگزین برای پردازش مشروب سیاه؛

(۲) بهره وری انرژی کلی پروتئین الکترولیز مشروب سیاه بسیار بهتر از فرآیند مشروب سیاه از طریق تبخیر، احتراق و چرخه آهک است.

(۳) استفاده از مشروب سیاه با الکترولیز باعث تولید مواد جامد زیست توده از جمله لیگنین و سایر رسوبات آلی است که می تواند به سوخت های زیستی تبدیل شود تا جایگزین سوخت های فسیلی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای شود و به این ترتیب برای محیط زیست سودمند باشد [۲۸].

(۴) مشروب سیاه ممکن است برای درمان مشروب سیاه تولید شده در یک کارخانۀ خمیر مقیاس کوچک، که با نصب و راه اندازی دیگ های بازیافت کلی اجازه نمی دهد تا کارآیی اقتصادی خوبی داشته باشد.

  1. نتیجه گیری ها

سیستم تصفیه مشروب سیاه با استفاده از مفهوم الکترولیز مورد مطالعه قرار گرفت. محصولات اصلی سود پرک کیمیا سحر لیگنین و گاز هیدروژن بود. در شرایط مورد مطالعه، ۱۰۰۰ میلی لیتر مشروب سیاه (محتوای جامد ۱۲۲ گرم بر L) منجر به تولید ۳۰٫۷ گرم سود پرک کیمیا سحر ، ۵۲٫۱ گرم جامدات زیست توده (حاوی ۳۹٫۸ گرم لیگنین و ۱۲٫۳ گرم پلیمر) و ۰٫۸۲ گرم گاز هیدروژن، در حالی که کل انرژی ۳۴۵٫۶ کیلوگرم انرژی مصرف می کند. بنابراین، نسبت بازیابی سدیم عنصری و زیست توده به ترتیب ۴/۸۰ و ۷۶ درصد است. تصفیه مشروب سیاه با استفاده از الکترولیز تکنولوژی سازگار با محیط زیست است و نشان دهنده تکنولوژی جایگزین است که باید در حل مسائل زیست محیطی آینده مورد استفاده قرار گیرد.

منبع مقاله : www.mdpi.ir

نویسنده مقاله : Academic Editor: Animesh Dutta

سود پرک شاهین
سود پرک شکل پنج
نمودار 2 سودپرک
سود پرک شکل 2
شکل 3 سود پرک