Tối ưu hóa quá trình tiền xử lý giấy carton thải bằng phương pháp bề mặt đáp ứng nhằm nâng cao hiệu quả thu hồi cellulose

Abstract

Nghiên cứu này nhằm tối ưu hóa quá trình tiền xử lý giấy carton thải bằng dung dịch sodium hydroxide để thu hồi cellulose có độ tinh khiết cao, phục vụ cho các ứng dụng sinh học và công nghiệp. Phương pháp đáp ứng bề mặt (Response Surface Methodology - RSM) kết hợp với thiết kế tổ hợp tâm (Central Composite Design - CCD) được sử dụng để khảo sát và tối ưu các thông số công nghệ bao gồm nồng độ NaOH, nhiệt độ, thời gian xử lý và tỷ lệ NaOH/giấy. Sau đó, mẫu được xử lý tẩy trắng bằng sodium hypochlorite (NaClO) nhằm nâng cao độ tinh khiết của cellulose. Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu đạt được tại nhiệt độ 100 °C, thời gian xử lý 3,5 giờ, nồng độ NaOH 2,5%, và tỷ lệ dung dịch NaOH/giấy là 70/1 mL/g, đạt hiệu suất loại bỏ tạp chất cao nhất đạt 40,06%. Mẫu sau xử lý được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) để quan sát hình thái bề mặt và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để xác định sự thay đổi về nhóm chức hóa học. Nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả tái chế giấy, giảm thiểu chất thải rắn và thúc đẩy phát triển quy trình sản xuất giấy thân thiện với môi trường. Cellulose thu hồi có thể được ứng dụng trong sản xuất màng sinh học, vật liệu y sinh, vật liệu composite hoặc các sản phẩm hấp phụ sinh học, từ đó nâng cao giá trị sử dụng của nguyên liệu tái chế và thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn.