یکی از عوامل بازدارنده استفاده از کاه گندم به عنوان یک منبع لیگنوسلولزی غیرچوبی با قابلیت مناسب جهت تولید خمیر کاغذ، پراکندگی آن در مناطق مختلف است. با توجه به اینکه کارخانجات بزرگ مشکلاتی از جمله جمع آوری و نگهداری الیاف غیرچوبی را پیشرو دارند،‏‏‏ تاسیس کارخانجات کوچک می تواند یک راهکار مناسب باشد. در این نوع کارخانجات کوچک، به دلیل هزینه بالای سرمایه گذاری، طراحی و ساخت بخش بازیابی مواد، به لحاظ اقتصادی میسر نمی باشد. بنابراین وجود راهکاری دیگر جهت کنترل مواد خروجی از فرآیند خمیرسازی ضروری به نظر می رسد. وجود مقادیر زیادی رنگ و آلاینده های آلی در لیکور سیاه می تواند باعث خطرات جدی زیست محیطی گردد. هدف اصلی از این مطالعه به دست آوردن شرایط بهینه آزمایشگاهی در کاهش مواد فنلی، رنگ، cod، bod 5 ، tss و ts لیکور سیاه حاصل از فرآیند خمیر سازی کاه گندم با استفاده از فرآیند ترکیبی ازن/ پراکسید هیدروژن بوده است. بدین منظور چهار متغیر ph، زمان، غلظت پراکسید هیدروژن و غلظت کاتالیزور آهن هر یک در پنج سطح مورد بررسی قرار گرفتند. از طراحی آزمایش به روش تاگوچی برای دستیابی به شرایط بهینه استفاده گردید. به لحاظ ph بیشترین کاهش فنل و رنگ در10/5= ph، در حالی که در مورد cod و5 bodدر8= ph، ts در2/5= ph و tss در 5=ph حاصل شدند. در خصوص بهترین زمان تیمار به غیر از کاهش cod (90 دقیقه) و ts (15 دقیقه)، در 120 دقیقه بالاترین نتایج بدست آمد. بهترین غلظت پراکسید هیدروژن در کاهش cod،bod و رنگ 1/5 مولار و0/75 ts، tss مولار و فنل 0/5 مولار همچنین بیشترین کارایی کاتالیزور آهن در حذف5 cod،bod، فنل در0/025 میلی مولار و ts و رنگ در0/5میلی مولار و tss در0/1 میلی مولار به دست آمد. تیمار ازن به تنهایی فقط در کاهش رنگ و فنل کارایی داشت در حالی که برای افزایش حذف دیگر آلاینده ها فرآیند ترکیبی ازن/ پراکسید هیدروژن بسیار موثرتر بوده است.

بهبود کیفیت محصولات تولیدی و فرایند تولید و حاصل از الیاف بازیافتی، نیاز به بهره گیری از افزودنی های مختلف به ویژه افزودنی های طبیعی را در عرصه پایانه تر کاغذسازی افزایش داده است. در این تحقیق عملکرد پلیمر طبیعی کایتوزان و نانوکایتوزان به صورت سیستمهای تک جزئی و حاوی نانوذره مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد کایتوزان و نانوکایتوزان در سیستم تک جزئی به عنوان افزودنی مقاومت خشک توانستند باعث افزایش معنی دار شاخص مقاومت به کشش، شاخص مقاومت به ترکیدن و شاخص مقاومت به پاره شدن نسبت به نمونه شاهدگردند. همچنین این دو افزودنی هر دو به صورت مشابهی به ترتیب افزایش 19 درصدی در آبگیری و و 5 درصدی ماندگاری را نسبت به نمونه شاهد ایجاد نمودند. در این تحقیق نتایج بهینه مقاومتی، آبگیری و ماندگاری کل مربوط به تیمار متشکل از کایتوزان و نانوذره بنتونیت به عنوان یک سیستم حاوی نانوذره بود، به طوری که باعث افزایش 8/34 درصدی شاخص مقاومت به کشش، 84/54 درصدی شاخص مقاومت به ترکیدن، 9/43 درصدی شاخص مقاومت به پاره شدن، 5/23 درصدی آبگیری و 11 درصدی ماندگاری گردید. به طورکلی در یک مقایسه اجمالی بین نانوکایتوزان و کایتوزان در سیستمهای تک جزئی و نانوذره به نظر می رسد که نانوکایتوزان نتوانسته است انتظارات را برآورده نماید. هرچند در سیستم تک جزئی عملکرد نانوکایتوزان مشابه کایتوزان بوده است اما با توجه به اینکه جنبه ای فنی و عملکرد نامناسب آن در سیستم نانوذره می توان نتیجه گرفت که نانوکایتوزان تولید شده به روش شیمیایی و افزودنی مناسبی جهت استفاده در پایانه تر کاغذسازی نمی باشد.

مقادیر نرمه ها و قطعات ریز الیاف در برخی از خطوط تولید کاغذ، درصد قابل ملاحظه ای از خمیر کاغذ را تشکیل می دهند. هرچند میزان بیش از حد آنها به کیفیت و فرآیند تولید کاغذ صدمه می زند، اما به عنوان یک منبع لیگنوسلولزی می تواند در تولید فیلم سلولزی و تبدیلات شیمیایی سلولز مورد استفاده قرار گیرد. در این خصوص به نظر می رسد حضور لیگنین اثر منفی بر فرآیند انحلال و تولید فیلم سلولزی داشته باشد. به همین منظور، نخست اثر لیگنین موجود در نرمه ها و قطعات الیاف کاغذسازی بر انحلال پذیری آنها در مایع یونی 1-بوتیل 3- متیل ایمیدازولیوم کلراید، تحت جو نیتروژن، مورد بررسی قرار گرفت. در گام بعدی، اثر حضور لیگنین بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی فیلم های تهیه شده ارزیابی گردید. به همین منظور، بر اساس پیش آزمایش های انجام شده، دمای انحلال 95-85 درجه سانتی گراد تحت گاز نیتروژن، غلظت ماده لیگنوسلولزی 2 درصد، 24ساعت زمان دهی به ژل پیش از خشک کردن، 10 ساعت شست و شو با آب مقطر و خشک کردن فیلم در دمای 60 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت در اتو تعیین گردیدند. بررسی های میکروسکوپی نشان داد که نرمه ها و قطعات الیاف سفیدشده در چند دقیقه در حلال مضمحل شده و محلول در کمتر از یک ساعت بطور کامل شفاف گردید. در حالی که محلول حاصل از نرمه ها و قطعات الیاف خمیر قهوه ای در 5/2 ساعت به طور کامل شفاف شد. حداکثر میزان قابل انحلال نرمه ها و قطعات الیاف خمیرسفیدشده و خمیر قهوه ای در دمای 110 درجه سانتی گراد، به ترتیب 20 و 15 درصد تعیین گردید. آزمون ها مشخص نمودند که بطور کلی حضور لیگنین در نرمه ها و قطعات الیاف، باعث افزایش ماتی (کاهش شفافیت)، کاهش عبور طیف مرئی ، تغییر معنی دار شاخص های رنگ و جذب تقریبا کامل امواج فرابنفش در فیلم حاصله گردید. همچنین، افزودن لیگنین به نرمه خمیرسفیدشده باعث 43 درصد افزایش زاویه تماس قطره آب و تبدیل آن به یک فیلم نسبتا آب گریز (زاویه تماس بیش از 100 درجه) گردید. به لحاظ ویژگی های مکانیکی، حضور لیگنین مقاومت کششی و تغییر طول شکست فیلم حاصله را کاهش داد و باعث افزایش مدول الاستیسیته گردید.

چندسازه سلولز-کایتوزان یکی از چندسازه های زیستی است که اخیرا مورد، تحقیق و کاربرد گسترده قرار گرفته است. اجزای این چند سازه دارای ماهیت زیست تخریب پذیر و تجدید پذیر می باشند. از ویژگی های مهم این چندسازه می توان به خواص ضد قارچ، ضد باکتری, ضد التهاب و جذب فلزات سنگین اشاره نمود که دارای کاربردهایی در تصفیه پساب, جذب مواد سمی, بسته بندی مواد غذایی و دفع عفونت می باشد. با توجه به اینکه در آزمون های اولیه ای که در راستای تولید این چندسازه انجام گردید، مشخص شد که انحلال کامل کایتوزان در مایع یونی 1- بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم کلرایدبا مشکل مواجه است. لذا از نانوذرات کایتوزان با قابلیت پخش شوندگی بسیار مناسب تر استفاده شده و با چندسازه حاوی کایتوزان مورد مقایسه قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نیز پراکنش مناسب نانوذرات در بستر سلولزی را تایید نمود. همچنین آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که در فرآیند تهیه فیلم، پیک¬های مربوط به سلولز i (لینتر پنبه) تقریبا بصورت یک پیک نسبتا پهن با قله کوتاه تر درآمده است که نشان دهنده درصد کریستال کمتر با کریستال های کوچکتر بوده است. در همین ارتباط، بر اساس معادله سگال، درصد کریستالیته در لینتر پنبه 84 درصد و در فیلم سلولزی حدود 23 درصد تعیین گردید. همچنین بر اساس معادله شرر تایید شد که ابعاد کریستال ها از لینتر پنبه (8/5 نانومتر) به فیلم سلولزی (1/1 نانومتر) کاهش یافته است. نتایج سایر آزمون ها مشخص نمودند که افزودن نانوکایتوزان به جای ذرات کایتوزان باعث بهبود خواص مکانیکی، شفافیت و ویژگی¬های نوری گردید. به¬نحوی که مقاومت کششی در چندسازه حاوی 5 درصد نانوکایتوزان نسبت به چندسازه حاوی 5 درصد کایتوزان حدود 10 درصد افزایش و نیز میزان ماتی آن 40 درصد کاهش یافت. بعلاوه هرچند میزان جذب آب در چندسازه¬ها تفاوت معنی داری با یکدیگر نداشت، اما زبری سطح در چندسازه حاوی نانوکایتوزان به مراتب کمتر بود.

در این پژوهش برای کاهش جذب رطوبت و افزایش کارایی فیلم سلولزی حاصل از لینتر پنبه حل شده در مایع یونی 1- بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم کلراید (bmimcl)، از فرآیند استیلاسیون استفاده شد. در همین خصوص فیلم حاصل از لینتر پنبه با زمان های انحلال 1، 3 و 5 ساعت تهیه شد و به دو روش آغشتگی و غوطه وری عمل استیلاسیون آنها با انیدرید استیک صورت پذیرفت. پس از تهیه فیلم سلولزی و استیله کردن آن، از طیف سنجی مادون قرمز و از پراش اشعه ایکس برای بررسی اثر انحلال و استیلاسیون بر ساختار فیلم ها استفاده شد. هم چنین ویژگی های مکانیکی مانند: مقاومت کششی، مدول الاستیسیته کششی، تغییر طول در نقطه شکست و خواص فیزیکی نظیر: زاویه تماس قطره آب و جذب رطوبت نیز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آنالیز طیف سنجی مادون قرمز، حضور گروه های استیل در فیلم های تیمار شده پس از فرایند استیلاسیون را نشان داد. نتایج پراش اشعه ایکس، کاهش درصد بلورینگی در اثر استیلاسیون و هم چنین افزایش درصد بلور نوع ii را در اثر افزایش مدت زمان انحلال نشان داد. بررسی نتایج استیلاسیون نیز نشان داد که بر اثر تیمار آغشتگی، تغییر طول در نقطه شکست فیلم کاهش و مدول الاستیسیته افزایش می یابد و در شیوه استیلاسیون به روش غوطه وری، میزان این تغییرات نیز افزایش پیدا می کنند. از سوی دیگر فرآیند استیلاسیون بر مقاومت به کشش فیلم سلولزی تاثیر معنی داری ندارد. در روش آغشتگی جذب رطوبت کاهش و زاویه تماس قطره آب افزایش پیدا کرد؛ اما در روش غوطه وری هم زاویه تماس قطره آب و هم جذب رطوبت افزایش یافت.