CZ15804U1 - Prostředek pro zpracování celulózy a/nebo materiálů obsahujících lignin a celulózu - Google Patents

Description

Prostředek pro zpracování celulózy a/nebo materiálů obsahujících lignin a celulózu

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je prostředek pro zpracování celulózy a/nebo materiálů, obsahujících lignin a celulózu. Je určen zejména k bělení materiálů obsahujících celulózu, například lnu, lněných látek, bavlněných látek a makulatur. Může být použit k získání bílé celulózy a materiálů obsahujících celulózu bez molekulárního chlóru (ECF), případně zcela bezchlórových (TCF).

Dosavadní stav techniky

Při získávání celulózy z přírodních surovin, například z jehličnatých dřevin, je základním fyzikálně-chemickým procesem destrukce ligninu okysličováním. Po převaření celulóza obsahuje hodně zbytkového ligninu. Protože lignin je těžko odstranitelný polymer s obsahem chromoforu, chemicky vázaný s celulózou, který ji zbarvuje do tmava, používají se pro jeho destrukci silné oxidanty, například Cl₂, NaClO, C1O₂, O₂, H₂O₂, ROOH, O₃ a jejich kombinace.

Z ekologického hlediska je žádoucí používat k bělení celulózy a materiálů obsahujících celulózu co nejméně chloru a využívat přijatelné technologie, založené na způsobech oxidační delignifi15 kace kyslíkem v zásaditém prostředí. Zvláště perspektivní je použití peroxidu vodíku. Dělení procesu bělení s použitím peroxidu vodíku na stadia delignifikace a bělení je pouze podmínečné, oba probíhají současně. Přítomnost nestabilních kovů v surovině s celulózou katalyzuje proces rozpadu peroxidu vodíku, při kterém se uvolňuje volný kyslík, což vede k neproduktivním ztrátám okyslícovadla a snížení viskozity pulpy.

Existují způsoby bělení sulfátové celulózy peroxidem vodíku v zásaditém prostředí s použitím silikátu sodného jako stabilizátoru H₂O₂, který dezaktivuje katalytické účinky solí těžkých a nestabilních kovů (viz ruský patent č. RU 2112822). Nevýhodou této metody je vlastnost Na₂SiO₃ vytvářet nerozpustné usazeniny na technologickém zařízení. Je známý způsob výroby celulózy (ruský patent č. RU 2234564), zahrnující vaření surovin na bázi jehličnatého dřeva v sulfitovém varném roztoku na bázi sodíku a hořčíku, s dalším zpracováním ve směsi fluoridu draselného, peroxidu vodíku a kyseliny šťavelové. Takto vyrobená celulóza má však omezené použití z důvodu nižší kvality. Nejbližším postupem k tomuto předloženému vynálezu je bělení sulfátové celulózy (viz ruský patent č. RU 2164572), kdy se celulóza bělí peroxidem vodíku za přítomnosti stabilizátoru - křemičitanu sodného, a to ve třech krocích, při teplotách 70 až 100 °C, při celkové spotřebě peroxidu vodíku 3,5 % hmotn., se střídáním dvou stupňů zpracovávání s oxidem chloričitým (dioxidem chloru) při teplotě 70 °C a spotřebě C1O₂ v množství 1 až 1,3 % hmotn. na hmotu suché celulózy. Nevýhodou tohoto způsobu je použití křemičitanu sodného, který působí na vznik nerozpustných usazenin na technologickém zařízení a zvyšuje množství škodlivých látek v odpadních vodách.

Podstata technického řešení

Účelem předloženého technického řešení je prostředek pro zpracování celulózy a/nebo materiálů, obsahujících lignin a celulózu, s využitím působení peroxidu vodíku, který umožňuje jejich bělení, zvýšení mechanické pevnosti a hydrofobních vlastností, zbavení zbytkového ligninu a stabilizaci peroxidu vodíku ve výrobním procesu. Podstata technického řešení spočívá v tom, že tento prostředek je tvořen peroxohydrátem fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂, kde n je větší nebo rovno 1, který obsahuje aktivní kyslík v minimálním množství 33 % ± 1 % hmotn. Peroxohydrát fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂ je v množství 0,1 až 2 % hmotn. na hmotu suché celulózy, s výhodou v množství 0,5 až 1,5 % hmotn. na hmotu suché celulózy.

-1 CZ 15804 Ul

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Sulfitová celulóza z jehličnatých dřevin s tvrdostí 30 manganistanových (permanganových) jednotek, s bělostí 61 %, mechanickou pevností na roztržení 11 500 m a pevností na přehyb (počet dvojitých přehybů) 1 800 byla zpracována s peroxidem vodíku v zásaditém prostředí a s peroxohydrátem fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂, kde n je větší nebo rovno 1 (dále jen PFD) v jednom výrobním stupni. Koncentrace hmoty celulózy 10% hmotn., pH 10,8, teplota 80 °C, doba zpracování 180 minut; spotřeba peroxidu vodíku 2 % hmotn., PFD 1,5 % hmotn., NaOH 1,3 % hmotn. na hmotu suché celulózy. Po tomto zpracování se celulóza propírá a vysuší.

ío Vyrobená celulóza měla následující vlastnosti:

- bělost 79 %,

-tvrdost 15 manganistanových jednotek,

- mechanická pevnost na roztržení 11 800 m,

- pevnost na přehyb (počet dvojitých přehybů) 2 900.

Příklad 2

Nebělená sulfitová celulóza se zpracovává jako v příkladu 1, s dodatečným působením oxidu chloričitého (dioxidu chloru) a opakovaným zpracováním peroxidem vodíku s přidáním PFD. Zpracování peroxidem vodíku probíhá v zásaditém prostředí pH 10,8, při teplotě 80 °C, doba zpracování je 90 minut. Koncentrace celulózy je 10 % hmotn., spotřeba peroxidu vodíku 2 % hmotn., PFD 1 % hmotn., NaOH 1,3 % hmotn. na hmotu absolutně suché celulózy. Potom se celulóza propírá a zpracovává oxidem chloričitým (dioxidem chloru) při koncentraci celulózy 7 % hmotn., teplotě 70 °C, po dobu 120 minut a se spotřebou C1O₂ 1 % hmotn. na hmotu absolutně suché celulózy. Následuje další zpracování celulózy peroxidem vodíku jako při prvém kroku, ale se spotřebou peroxidu vodíku 0,5 % hmotn., NaOH 1 % hmotn. a PFD 0,5 % hmotn.

Doba zpracování ve třetím krokuje 120 minut. Následuje vyprání a vysušení celulózy.

Vyrobená celulóza měla tyto vlastnosti:

- bělost 86 %,

- tvrdost 5,4 manganistanových jednotek,

- mechanická pevnost na roztržení 11 200 m,

- pevnost na přehyb (počet dvojitých přehybů) 3 800.

Příklad 3

Sulfitová celulóza se zpracovává podle příkladu 2, pak následují další dva výrobní kroky, a to zpracování oxidem chloričitým (dioxidem chloru) a následně peroxidem vodíku. Čtvrtý krok zpracování probíhá za stejných podmínek jako druhý krok, ale se spotřebou dioxidu chloru 0,5 % hmotn., pátý krok obdobně jako třetí, ale se spotřebou peroxidu vodíku 1 % hmotn. a PFD 0,5 % hmotn.

Vyrobená celulóza měla tyto vlastnosti:

- bělost 89 %,

- mechanická pevnost na roztržení 11 800 m,

- pevnost na přehyb (počet dvojitých přehybů) 4 800.

Příklad 4

Sulfátová nebělená celulóza s tvrdostí 91 manganistanových jednotek a s bělostí 23 %, byla zpracována s peroxidem vodíku v zásaditém prostředí a s PFD. Koncentrace celulózy byla 10 % hmotn,, pH 10,8, teplota 80 °C, doba zpracování 90 minut, spotřeba peroxidu vodíku 2% hmotn., PFD 1,5 % hmotn., NaOH 1,3 % hmotn. na hmotu suché celulózy. V druhém výrobním

-2CZ 15804 Ul kroku se celulóza vyprala a pak se zpracovala v oxidu chloričitém (dioxidu chloru) při koncentraci celulózy 7 % hmotn., teplotě 70 °C, po dobu 120 minut a se spotřebou C1O₂ 1 % hmotn. na hmotu absolutně suché celulózy. Ve třetím výrobním kroku se celulóza zpracovala peroxidem vodíku jako v prvém kroku, ale se spotřebou peroxidu vodíku 0,5 % hmotn., NaOH 1 % hmotn. a

PFD 0,5 % hmotn. Doba zpracování ve třetím kroku byla 120 minut. Po tomto zpracování se celulóza vyprala a vysušila.

Vyrobená celulóza vykazovala tyto vlastnosti:

- bělost 80,5 %,

- mechanická pevnost na roztržení 12 100 m, ío - pevnost na přehyb (počet dvojitých přehybů) 7 200.

Příklad 5

Sulfátová celulóza byla zpracována podle příkladu 4, s přidáním dalších dvou výrobních kroků. Jednak zpracováním oxidem chloričitým (dioxidem chloru), stejně jako ve druhém kroku, ale se spotřebou oxidu chloričitého (dioxidu chloru) 0,5 % hmotn., a jednak zpracováním peroxidem vodíku se spotřebou peroxidu vodíku 1 % hmotn. a PFD 0,5 % hmotn.

Vyrobená celulóza vykazovala tyto vlastnosti:

- bělost 86,3 %,

- mechanická pevnost na roztržení 12 800 m,

- pevnost na přehyb (počet dvojitých přehybů) 9 500.

Tyto příklady potvrzují dosažení cílů předloženého technického řešení, získání celulózy o vysoké bělosti a vysoké mechanické pevnosti. Cím se zvyšuje množství peroxohydrátu fluoridu draselného, kterým se stabilizuje peroxid vodíku, tím se zvyšuje i pevnost a bělost celulózy, od 0,5 % hmotn. se pevnost výrazně zvyšuje, bělost méně.

Claims (3)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   25 1. Prostředek pro zpracování celulózy a/nebo materiálů obsahujících lignin a celulózu, s využitím působení peroxidu vodíku, za účelem jejich bělení, zvýšení mechanické pevnosti a hydrofobních vlastností, zbavení zbytkového ligninu a pro stabilizaci peroxidu vodíku, vyznačující se tím, že je tvořen peroxohydrátem fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂, kde n je větší nebo rovno 1, který obsahuje aktivní kyslík v minimálním množství 33 % ± 1 %

   30 hmotn.
2. 2. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že peroxohydrát fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂ je v množství 0,1 až 2 % hmotn. na hmotu suché celulózy.
3. 3. Prostředek podle nároku 2, vyznačující se tím, že peroxohydrát fluoridu draselného obecného vzorce KF · nH₂O₂ je v množství 0,5 až 1,5 % hmotn. na hmotu suché celu35 lózy.