CZ2008545A3 - Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides - Google Patents

Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides Download PDF

Info

Publication number
CZ2008545A3
CZ2008545A3 CZ20080545A CZ2008545A CZ2008545A3 CZ 2008545 A3 CZ2008545 A3 CZ 2008545A3 CZ 20080545 A CZ20080545 A CZ 20080545A CZ 2008545 A CZ2008545 A CZ 2008545A CZ 2008545 A3 CZ2008545 A3 CZ 2008545A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
polysaccharide
pulp
based material
weight
activator
Prior art date
Application number
CZ20080545A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Milichovský@Miloslav
Cešek@Bretislav
Potucek@František
Havelka@Pavel
Prokop@Jirí
Sopuch@Tomáš
Original Assignee
Univerzita Pardubice
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita Pardubice filed Critical Univerzita Pardubice
Priority to CZ20080545A priority Critical patent/CZ2008545A3/en
Publication of CZ2008545A3 publication Critical patent/CZ2008545A3/en

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

Zpusob provádení aktivních nanoprocesu na materiálu na bázi polysacharidu, pri nemž se upraví schopnost materiálu na bázi polysacharidu indukovat aglomeraci cástic v nanoprostoru kolem mikropovrchu vláken ci póru materiálu na bázi polysacharidu. Materiálem je zejména materiál na bázi celulózy a aktivní nanoprocesy zahrnují separacní nanoprocesy a zvyšování uvolnování látek pri praní materiálu. Vynález se dále týká použití upraveného materiálu na bázi polysacharidu pro provádení aktivních nanoprocesu a sorpcních filtracních desek využívajících úpravu materiálu podle predloženého vynálezu.A method for performing active nanoprocessing on a polysaccharide-based material to adjust the ability of a polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles in a nanoparticle around a microstructure or pore of a polysaccharide-based material. In particular, the material is a cellulose-based material, and the active nanoprocesses include separation nanoprocesses and an increase in the release of materials during washing of the material. The invention further relates to the use of a modified polysaccharide-based material for performing active nanoprocessing and sorption filter plates utilizing the material treatment of the present invention.

Description

Způsob provádění aktivních nanoprocesů na materiálu na bázi polysacharidůProcess for carrying out active nanoprocesses on polysaccharide-based material

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu provádění aktivních nanoprocesů, jako jsou separační procesy a praní, na materiálu na bázi polysacharidů, zejména na bázi celulózy.The invention relates to a process for carrying out active nanoprocesses, such as separation processes and washing, on polysaccharide-based material, in particular cellulose-based material.

stav techniky state of the art

Již žijeme v době zvládání mikrosvěta hmoty na úrovni nanometrů - vlastně nano-světa.We are already living at the time of managing the microworld of matter at the nanometer level - actually the nano-world.

Díky vnějšímu působení koncentrované energie, částic, orientovaných polí apod. jsme schopni již cíleně zasahovat zvnějšku do mikrosvěta hmoty a provádět patřičné změny v její struktuře a organizaci, případně vyrábět útvary submikroskopických rozměrů. Dosavadní pojetí při ovlivňování a zasahování do nitra a organizace nano-prostoru hmoty je založeno na jejím pasivním chování - neživá hmota. Existují dvě základní pojetí přípravy nanomateriálů (P. Vasar et al: Oportunities for Pulp and Páper Industry Karbon Managment through Nanotechnology, Proceedings of PULPAPER 2004 Conferences, Energy and Carbon Management, Helsinki, Finland, 1-3 June 2004).Thanks to the external action of concentrated energy, particles, oriented fields, etc., we are able to intervene from the outside into the microworld of matter and make appropriate changes in its structure and organization, or to produce sub-microscopic formations. The current conception in influencing and interfering with the interior and organization of the nano-space of matter is based on its passive behavior - inanimate matter. There are two basic concepts for the preparation of nanomaterials (P. Vasar et al: Opportunities for Pulp and Pipe Industry Carbon Management through Nanotechnology, Proceedings of PULPAPER 2004 Conferences, Energy and Carbon Management, Helsinki, Finland, 1-3 June 2004).

Při prvním pojetí je do nanoprostoru hmoty zasahováno zvnějšku, tzv. top-down nanoprocesy. Na makroskopický materiál je působeno mechanicky, elektricky či elektromagneticky ve snaze změnit jeho velikost (nanočástice), tvar (nanovlákna), nanostrukturu (uspořádání molekul, nadmolekulárních útvarů apod.). Nejrozšířenější jsou zvlákňovací metody umožňující v silném elektrickém polí získat z makromolekulárních látek vlákna nanometrových tlouštěk či působením vysoce energetických mlecích procesů z částic získávat koloídní částice.In the first conception, the nanopspace of matter is intervened from the outside by so-called top-down nanoprocesses. Macroscopic material is treated mechanically, electrically or electromagnetically in an effort to change its size (nanoparticles), shape (nanofibers), nanostructure (arrangement of molecules, supramolecular structures, etc.). The most widespread are spinning methods enabling to obtain nanometer thickness fibers from macromolecular substances or to obtain colloidal particles from particles by means of high-energy milling processes.

Při druhém, tzv. bottom-up pojetí nanomateriály vznikají ze základních stavebních jednotek představovaných molekulami či atomy jejich vhodným spojováním. Je to typické pro koloídní procesy. Nano-stavební jednotky se díky jejich vlastnostem v nanoprostoru spojují za vzniku nanočástic a různých nanoútvarů. Směr a orientace tohoto spojování je zakotvena již předem v základních nano-stavebních jednotkách. Kondenzace v inertním plynu byla jednou z prvních takovýchto metod použitých k promyšlené konstrukci nanostrukturovaných materiálů, jako jsou nanostrukturované kovy, slitiny, keramické oxidy a kompozity. Vždy se však jedná o stochastické procesy, jejichž průběh je náhodný, závisející na energii, orientaci a koncentraci interagujících nanoobjektů. Prostředí, ať již plynné nebo kapalné, v kterém tyto procesy probíhají, je obvykle pasivní vůči těmto probíhajícím procesům, hraje např. pouze transportní roli. Klíčovou roli však hraje aktivace těchto procesů. Dosud se provádí cíleným zásahem zvnějšku, tedy celý systém se chová pasivně, dokud nedostane zvnějšku tepelný, mechanický, chemický apod. podnět. Je tedy závislý na cíleném vnějším podnětu.In the second, the so-called bottom-up concept of nanomaterials arise from the basic building units represented by molecules or atoms by their suitable coupling. This is typical of colloidal processes. Nano-building units, due to their properties in the nano-space, combine to form nanoparticles and various nano-shapes. The direction and orientation of this connection is already anchored in the basic nano-building units. Inert gas condensation was one of the first such methods used to elaborate nanostructured materials such as nanostructured metals, alloys, ceramic oxides and composites. However, these are always stochastic processes, the course of which is random, depending on the energy, orientation and concentration of interacting nanoobjects. The environment, whether gaseous or liquid, in which these processes take place is usually passive to these ongoing processes, for example only plays a transport role. However, activation of these processes plays a key role. So far, it is carried out by targeted intervention from the outside, ie the entire system behaves passively until it receives a thermal, mechanical, chemical, etc. stimulus from the outside. It is therefore dependent on a targeted external stimulus.

Nejvýše prostorově organizovaná živá hmota se však v tomto smyslu chová aktivně díky své vnitřní inteligenci. Jsme teprve na počátku přípravy aktivně se chovající hmoty, která je schopná cíleně reagovat na příslušné změny v prostředí mikrosvěta tvořeného různými prostorovými síťovinami. V tomto případě jsou příslušné nanoprocesy spouštěny nezávisle na okolním světě pouze na základě vnitřních podnětů rozeznatelných tímto mikrosvětem. Cílené i náhodné vnější podněty vyvolají patřičnou odezvu v tomto mikrosvětě (vyvolají patřičné nanoprocesy) pouze na základě rozhodnutí tohoto mikrosvěta vybaveného k tomu patřičnými nano-nástroji s různou selektivitou. Vliv vnějšího světa se tak promítá do těchto nanoprocesů prostřednictvím prostředí, v kterém tyto procesy probíhají, a nano-nástrojů (obvykle chemických), kterými příslušný mikrosvět disponuje. Není proto náhodou, že takovýmto vhodným prostředím je voda, disponující schopností tvorby hydratačního vazebného systému mezi hydrofilními mikrorozhraními prostorových síťovin na nanoúrovni. Obrovskou výhodou takovýchto procesů je, že nedochází ke zbytečné disipaci vynaložené energie a tedy tyto procesy jsou na rozdíl od pasivních nanoprocesů maximálně efektivní.In this sense, the most spatially organized living matter behaves actively because of its inner intelligence. We are only at the beginning of the preparation of an actively behaving mass, which is able to respond to the relevant changes in the micro-world environment formed by various spatial meshes. In this case, the respective nanoprocesses are started independently of the outside world only on the basis of internal stimuli discernible by this micro-world. Targeted and random external stimuli will produce an appropriate response in this micro-world (induce appropriate nanoprocesses) only on the basis of the decision of this micro-world equipped with the appropriate nano-tools with different selectivity. The influence of the outside world is thus reflected in these nanoprocesses through the environment in which these processes take place and the nano-tools (usually chemical) available to the micro-world. It is therefore no coincidence that such a suitable environment is water having the ability to form a hydration bonding system between hydrophilic micro-interfaces of spatial meshes at the nano level. The great advantage of such processes is that there is no unnecessary dissipation of the spent energy and therefore these processes are unlike passive nanoprocesses as effective as possible.

V živých organismech pak takovéto nanoprocesy neprobíhají izolovaně nezávisle na sobě, ale jsou součástí vyšší organizované biostruktury se schopností je organizovaně ovládat, využívat, případně i uzpůsobovat svým vyšším cílům vzhledem k chování prostředí, ve kterém se vyskytují a pohybují. Jednotlivé biojednotky pak tvoří uzavřené celky se všemi funkcemi umožňujícími jim existovat a pohybovat se v daném prostředí relativně nezávisle na sobě. Jsou schopny se rekonstruovat až rozmnožovat. Toto je pak nejvyšší úroveň chování organizované hmoty.In living organisms, such nanoprocesses do not occur in isolation independently of each other, but are part of a higher organized biostructure with the ability to control, use, and possibly adapt to their higher goals with respect to the behavior of the environment in which they occur and move. Individual bio-units then form closed units with all the functions enabling them to exist and move in the given environment relatively independently of each other. They are able to reconstruct or reproduce. This is the highest level of organized matter behavior.

Nedávno byl popsán jev označovaný jako povrchová flokulace (M. Milichovský, M. Vodeničarová, Cellulose Chem. and Technol., 33, 503-511 (1999), M. Milichovský, Bř. Češek, Adsorption Science & Technology 20, 9, 883-895 (2002)) spočívající v aglomeraci molekul iontové či neiontové povahy, koloidních Částic apod. v nanoprostoru kolem vhodných skupin na pevném nosiči (viz obr. 1). Jev byl demonstrován na celulózovém vláknitém substrátu - buničině, do kterého byly inkorporovány kationické oligomerní skupiny, které mají schopnost ve vodném prostředí přitahovat určitou skupinu látek a následně pak reagovat, aglomerovat (viz obr. 2), např. flokutovat. Není náhoda, že tyto procesy jsou typické pro vodné prostředí, neboť jedině vodné prostředí umožňuje vznik a uplatnění elektrostatických (elektrokinetické chování koloidních částic) a hydratačních sil.Recently, a phenomenon known as surface flocculation has been described (M. Milichovsky, M. Vodenicarova, Cellulose Chem. And Technol., 33, 503-511 (1999), M. Milichovsky, Br. Cesek, Adsorption Science & Technology 20, 9, 883 -895 (2002)) consisting of agglomerating molecules of ionic or non-ionic nature, colloidal particles and the like in the nanospace around suitable groups on a solid support (see Figure 1). The phenomenon has been demonstrated on a cellulosic fibrous substrate - pulp into which cationic oligomeric groups have been incorporated, which have the ability to attract a particular group of substances in an aqueous environment and then react, agglomerate (see Fig. 2), eg flocculate. It is no coincidence that these processes are typical of the aqueous environment, since only the aqueous environment allows the formation and application of electrostatic (electrokinetic behavior of colloidal particles) and hydration forces.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je způsob provádění aktivních nanoprocesů na materiálu na bázi polysacharidů, jehož podstata spočívá v tom, že se upraví schopnost materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic v nanoprostoru kolem mikropovrchů vláken čí pórů materiálu na bázi polysacharidů. V tomto nanoprostoru pak v závislosti na úpravě dochází buď ke kumulaci či naopak k uvolňování částic, např. koloidních částic anionické povahy a kationtů zejména těžkých kovů.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for carrying out active nanoprocesses on a polysaccharide-based material, comprising adjusting the ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles in the nanospace around the micro-surfaces of the fibers or pores of the polysaccharide-based material. Depending on the treatment, this nanoparticle either accumulates or releases particles, for example colloidal particles of anionic nature and cations, especially heavy metals.

Materiálem na bázi polysacharidů může s výhodou být materiál získaný z fytomasy, např. ze dřeva či jednoletých rostlin, zejména materiál na bázi celulózy. Jako výchozí celulózový materiál lze použít jakoukoliv vlákninu na bázi celulózy, zahrnující bavlnu, hedvábí a buničiny jako nebělené a bělené listnáčové, jehličnanové sulfátové buničiny a nebělené a bělené buničiny z jednoletých rostlin, nebělené a bělené jehličnanové sulfítové buničiny, jakož i buničiny s vysokým obsahem alfa-celulózy (více než 95 % alfa-celulózy) nebo jejich směsi na jedné straně nebo naopak buničiny s vysokým obsahem ligninu jako dřevovina, termomechanická vláknina (TMP) nebo chemotermomechanická vláknina (CTMP) na druhé straně, nebo směsi všech těchto vláknin, přičemž nejméně jedna z vláknitých, mikrovláknitých, granulovaných či práškových forem je mleta na 15 až 70 stupňů dle Schopper-Rieglera, případně ve směsi až s 60 hmotnostními % jiných vláknitých materiálů a plniv, jako jsou anorganická a minerální vlákna, polyolefmická a další synthetická organická vláknina a plniva s filtračními a sorpčními účinky, jako je kremelina, perlit, oxid hlinitý, oxid křemičitý, mastek, kaolin, alumosilikát draselný nebo sodný, zeolit, apatit, hydroxyapatit, aktivní uhlí či aktivní dřevné uhlí apod.The polysaccharide-based material may advantageously be a material derived from phytomass, e.g. wood or annual plants, in particular a cellulose-based material. Any cellulose-based fiber may be used as the cellulosic starting material, including cotton, silk and pulps such as unbleached and bleached broadleaf, coniferous kraft pulp and unbleached and bleached pulp of annual plants, unbleached and bleached coniferous kraft pulp, as well as high alpha pulp - celluloses (more than 95% alpha-cellulose) or mixtures thereof on the one hand or vice versa high-lignin-containing pulp such as wood pulp, thermomechanical pulp (TMP) or chemothermomechanical pulp (CTMP) on the other, or mixtures of all these pulps one of the fibrous, microfibrous, granular or powder forms is ground to 15 to 70 degrees according to Schopper-Riegler, optionally mixed with up to 60% by weight of other fibrous materials and fillers, such as inorganic and mineral fibers, polyolefin and other synthetic organic fibers on and fillers with filtering and sorption effects such as diatomaceous earth, perlite, alumina, silica, talc, kaolin, potassium or sodium alumosilicate, zeolite, apatite, hydroxyapatite, activated carbon or activated charcoal and the like.

Schopnost materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic v okolí materiálu lze ovlivnit jak směrem ke zvýšení aglomerace částic, tak směrem ke snížení aglomerace částic.The ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles around the material can be influenced both towards increasing particle agglomeration and decreasing particle agglomeration.

Zvýšení schopnosti materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic ve svém nano-okolí lze dosáhnout tak, že se materiál na bázi polysacharidů aktivujeIncreasing the ability of a polysaccharide-based material to induce particle agglomeration in its nano-environment can be achieved by activating the polysaccharide-based material

·· • ·· • · «· ·· pomocí aktivátoru, přičemž aktivace spočívá v reakci 1 hmotnostního dílu materiálu na bázi polysacharidů ve formě kaše papíroviny za pokojové teploty, tj, obvykle při teplotě v rozmezí 15 až 30 °C, a pH 7 až 10, s 0,001 až 0,1 hmotnostními díly aktivátoru v průběhu nejméně 10-ti minutové reakce. Tato aktivace vyvolá povrchovou aglomeraci, např. flokulaci anionaktivních koloidních částic v nanoprostoru kolem aktivního katonického centra celulózového substrátu nebo umožní vyvolat směsí této aktivované buničiny a modifikovaného polysacharidů anionaktivní povahy ve vláknité či hydrokoloidnt podobě enormní sorpci kationtů zejména těžkých kovů. Jako modifikovaný polysacharid anionaktivní povahy je možno použít jakoukoliv oxycelulózu či oxidovaný škrob obsahující 1,0 až 25 hmotnostních % karboxylových skupin, obvykle 5 až 18 hmotnostních % COOH skupin, a karboxymethylcelulózu o stupni substituce 0,1 až 1,0 ve vláknité, částicové, hydrokoloidní či zcela rozpustné podobě.By means of an activator, wherein the activation consists in reacting 1 part by weight of the polysaccharide-based material in the form of a pulp of paper pulp at room temperature, i.e. at a temperature in the range of 15 to 30 ° C, and a pH of 7 to 10, with 0.001 to 0.1 parts by weight of activator during at least 10 minutes of reaction. This activation induces surface agglomeration, e.g., flocculation of anionic colloidal particles in the nanospace around the active cationic center of the cellulosic substrate, or allows the mixture of this activated pulp and modified anionic polysaccharide in fibrous or hydrocolloid form to cause enormous sorption of cations, especially heavy metals. Any oxycellulose or oxidized starch containing 1.0 to 25% by weight of carboxyl groups, usually 5 to 18% by weight of COOH groups, and carboxymethylcellulose having a degree of substitution of 0.1 to 1.0 in the fibrous, particulate, particulate, hydrocolloid or completely soluble form.

Aktivátor je vodorozpustná látka oligomemího charakteru na epoxidové bázi obsahující kvartérní amino-skupiny odvozené od alifatických aminů. Výhodné jsou ve vodě rozpustné aktivátory obsahující kvartemí 2-hydroxy-propyl-dimethylamoniové chloridy obecného vzorce I:The activator is a water-soluble epoxy-based oligomeric substance containing quaternary amino groups derived from aliphatic amines. Preferred are water-soluble activators containing quaternary 2-hydroxy-propyl-dimethylammonium chlorides of formula I:

CH3 CH 3

R-CH2-CH-CH2-N+-CH2-E X'R-CH 2 -CH-CH 2 -N + -CH 2 -E X '

OH CH3 ch3 kde Rje N+-CH2-E X' nebo Cl; Eje CH-CH2 nebo CH-CH2C1 aOH CH 3 CH 3 wherein R is N + -CH 2 -EX 'or Cl; E is CH-CH 2 or CH-CH 2 Cl a

CH3 CH 3

OHOH

X'je chloridový anion, připravené reakcí mezi epichlorhydrinem a dimethylaminem vmolámím poměru 1,2 až 2,0:1 a obsahující v neupraveném stavu nejméně 0,1 % hmotnostních epoxidových skupin. Komerčně dostupný aktivátor tohoto typu je připravován reakcí epichlorhydrinu sdimethylaminem vmolámím poměru 1,2-2,0:1. Řada polyamido-polyamino epichlorhydrinových pryskyřic a nábojových modifikátorů jako 2,3-epoxypropyltrimethylammoniumchlorid vyžadují před reakcí úpravu, protože z důvodu uchování jejich dostatečné stability v průběhu skladování je obsah jejích epoxy-skupin snížen k zabránění síťování těchto látek. Před použitím aktivátoru je proto vhodné aktivátor upravit regenerací jeho epoxy-skupin přídavkem potřebného množství hydroxidu sodného a tím převést jeho inaktivní chlorhydrinovou na aktivní epoxidovou formu. Množství potřebného vodného roztoku alkálie se mění případ od případu a je specifikováno dodavatelem. Úprava aktivátoru je ukončena v průběhu cca 30 minut, načež je roztok aktivátoru způsobilý k použití.X 1 is a chloride anion prepared by the reaction between epichlorohydrin and dimethylamine in a molar ratio of 1.2 to 2.0: 1 and containing at least 0.1% by weight of epoxy groups in the raw state. A commercially available activator of this type is prepared by reacting epichlorohydrin with dimethylamine in a molar ratio of 1.2-2.0: 1. Many polyamide-polyamino epichlorohydrin resins and charge modifiers, such as 2,3-epoxypropyltrimethylammonium chloride, require treatment prior to the reaction because, in order to maintain sufficient stability during storage, their epoxy groups are reduced to prevent crosslinking. Therefore, prior to using the activator, it is advisable to treat the activator by regenerating its epoxy groups by adding the necessary amount of sodium hydroxide and thereby converting its inactive chlorohydrin to the active epoxy form. The amount of aqueous alkaline solution needed varies from case to case and is specified by the supplier. The activation of the activator is completed within about 30 minutes, after which the activator solution is ready for use.

Zvýšení schopnosti materiálu na bázi polysacharidů zesílit aglomeraci částic ve svém okolí lze využít k provádění aktivních separačních nanoprocesů. Aktivní separačni nanoprocesy s tímto materiálem lze provádět buď jeho aplikaci ve vláknité, částicové či hydrokoloidní podobě nebo směsí jeho různých podob kationaktivního či anionaktivního charakteru přímo ve vodní suspenzi, která je pak z ni odseparována sedimentací, resp. tzv. rheosedimentací, flotací či filtrací přes běžný nebo sorpční filtr, anebo ve formě pórovité vláknité stěny, přes kterou permeuje kontaminovaná vodní směs, přičemž tato pórovitá stěna pracuje jako tzv. sorpční filtr, tj. filtrovaná suspenze je separována jak mechanicky, tak zejména vlivem enormní sorpce vyvolané povrchovou flokulací. To znamená, že je lze provádět jako:Increasing the ability of the polysaccharide-based material to enhance agglomeration of particles in its vicinity can be used to perform active separation nanoprocesses. Active separation nanoprocesses with this material can be carried out either by its application in fibrous, particulate or hydrocolloid form or by a mixture of its various forms of cationic or anionic character directly in water suspension, which is then separated from it by sedimentation, resp. so-called rheosedimentation, flotation or filtration through a conventional or sorption filter, or in the form of a porous fibrous wall through which a contaminated water mixture permeates, which porous wall acts as a so-called sorption filter, i.e. the filtered suspension is separated enormous sorption induced by surface flocculation. This means that they can be done as:

- koloidně-sorpční sedimentaci sestávající ze tří kroků, kdy nejdříve zreaguje hydrokoloidní látka anionaktivní povahy, např. oxycelulóza, s ionty těžkého kovu za vzniku nadmolekulámího aduktu hydrokoloidu s těžkým kovem, pak následuje přídavek aktivovaného vláknitého celulózového materiálu, např. buničíny, k vyvolání povrchové flokulace hydrokoloidů a rheosedimentace komplexní vláknité síťoviny se všemi komponentami a nakonec separace sedimentu ve formě vláknitého kalu běžnou metodou;- colloid-sorption sedimentation consisting of three steps of first reacting a hydrocolloid of an anionic nature, eg oxycellulose, with heavy metal ions to form a supersolecular hydrocolloid adduct with a heavy metal, followed by the addition of activated fibrous cellulosic material, eg pulp, to induce surface flocculation of hydrocolloids and rheosedimentation of complex fibrous web with all components and finally separation of sediment in the form of fibrous sludge by a conventional method;

- koloidně-sorpční filtraci, probíhající stejně jako předchozí proces s tím, že poslední separačni krok je proveden filtrací přes jakýkoliv filtr;colloid-sorption filtration, proceeding in the same way as the previous process, with the last separation step being performed by filtration through any filter;

• · · ·· v·· · · · • · · ·• · · · v ·· · · · · · · · ·

4« ··4 «··

- koloidně-sorpční aktivovanou filtraci sestávající ze dvou kroků, kdy v prvním kroku nejdříve zreaguje hydrokoloidní látka anionaktivní povahy, např. oxycelulóza, s ionty těžkého kovu za vzniku nadmolekulámího aduktu hydrokoloidu s těžkým kovem a pak následuje filtrace přes filtrační desku s aktivovanými vlákny vzhledem k oxycelulóze, čímž se tyto látky včetně těžkých kovů zachytí v této sorpční filtrační desce a odseparují tak od původně kontaminované vody (k separaci je možno použít samozřejmě i jakoukoliv běžnou filtrační vláknitou desku či jiné filtrace, ovšem s nižší efektivitou);- colloid-sorption activated filtration consisting of two steps, in which, in the first step, a hydrocolloid of an anionic nature, eg oxycellulose, first reacts with heavy metal ions to form a supermolecular heavy metal hydrocolloid adduct followed by filtration through the activated fiber filter plate with respect to oxycellulose, whereby these substances, including heavy metals, are trapped in this sorption filter plate and separated from the originally contaminated water (of course, any conventional fiber filter plate or other filtration may be used, but with lower efficiency);

- sorpční filtraci v jednom kroku, kdy kontaminovaná voda s kationaktivním látkami, např. těžkými kovy, je přímo filtrována přes sorpční filtrační desku obsahující 1 až 20 hmotnostních % karboxylových skupin.- sorption filtration in one step, wherein the contaminated water with cationic substances, eg heavy metals, is directly filtered through a sorption filter plate containing 1 to 20% by weight of carboxyl groups.

Lze takto provádět např. separaci těžko izolovatelných koloidních a nízkomolekulámích látek především iontové povahy z vody, jako např. koloidních, hydrokoloidních částic anionaktivní povahy či hydratovaných kationtů respektive jejich komplexů, např. těžkých kovů a alkalických zemin, běžnými separačními metodami, jako je sedimentace, flotace či filtrace.For example, it is possible to carry out, for example, separation of hardly isolable colloidal and low molecular weight substances of primarily ionic nature from water, such as colloidal, hydrocolloid particles of anionic nature or hydrated cations or their complexes such as heavy metals and alkaline earths, by conventional separation methods such as sedimentation, flotation or filtration.

Lze tímto způsobem provádět cíleně kumulaci zředěných molekul a koloidních částic ve vodě do mikroprostoru dutin vláken materiálu na bázi polysacharidů, např. lumenu buničin, a tím vyvolat změnu v chování jak vláknitých suspenzí tak zejména papírových systémů z nich zhotovených. Např. převedením hydrokoloidních částic z vody na povrch vláken a pórů filtračních desek, papírů apod., zejména však do nitra takto aktivovaných vláken se zvýší jednak odvodňovací schopnost těchto vláknitých suspenzí v průběhu jejich odvodňování při přípravě papírového listu, jednak zejména propustnost těchto papírových stěn pro vodu. Zkoncentrovánim molekul a koloidních částic v mikroprostoru vláknitých dutin může dojít k jejich dalším interakcím a reakcím za vzniku různých sloučenin a nadmolekulárních aduktů umístěných v těchto mikroprostorech, čímž se změní i vlastnosti těchto vláken. Je možno tak např. umístit plniva do těchto dutin, tzv. plnění do lumenu.In this way, it is possible to conduct a targeted accumulation of dilute molecules and colloidal particles in water into the micro-space of the fiber cavities of polysaccharide-based material, such as pulp lumen, thereby causing a change in the behavior of both fibrous suspensions and especially paper systems made therefrom. E.g. by transferring hydrocolloid particles from water to the surface of the fibers and pores of filter plates, papers and the like, but especially to the interior of the fibers thus activated, the dewatering ability of these fibrous suspensions during their dewatering during paper sheet preparation is increased. By concentrating the molecules and colloidal particles in the microfaces of the fibrous cavities, further interactions and reactions can occur to form various compounds and supermolecular adducts located in these microfaces, thereby altering the properties of the fibers. Thus, it is possible, for example, to place fillers in these cavities, the so-called lumen filling.

Snížením schopnosti materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic ve svém okolí lze provádět cílený inverzní proces, kdy náhodně rozptýlené určité částice, např. molekuly specifické substance apod., uvolňujeme cíleně z prostorově orientovaného materiálu na bázi polysacharidů (např. buničina). Příkladem je proces, při kterém se z buněčné matrice stěny ligno-celulózového materiálu usnadňuje uvolňování nežádoucích, převážně ligninových složek. Toto snížení lze provést praním materiálu na báziBy reducing the ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles in its vicinity, a targeted inverse process can be performed by releasing randomly dispersed particles, e.g., molecules of a specific substance, etc., deliberately releasing spatially oriented polysaccharide-based material (e.g., pulp). An example is a process in which the release of unwanted, predominantly lignin components, from the cell matrix of the lignin-cellulosic material wall is facilitated. This reduction can be accomplished by washing the base material

polysacharídů látkou ovlivňující chování imobilizované vody v hydratačních obalech polysacharidů, vybranou ze skupiny zahrnující močovinu, acetamid, formamid a N,Ndímethylformamid. Jednou z možností využití je zvyšování zbytkových vypratelných podílů buničiny použitím látek ovlivňujících chování imobilizované vody v hydratačních obalech polysacharidů, jako je močovina, acetamid, formamid či N,N-dimethylformamid. Tímto způsobem je tak možno intenzifikovat některé prací procesy vláknitých struktur složité morfologie stěny na bázi celulózy jako je selektivní čištění buněčných stěn složitých celulózových struktur, např. praní buničin.polysaccharides by a substance affecting the behavior of immobilized water in hydrating shells of polysaccharides selected from the group consisting of urea, acetamide, formamide and N, N-dimethylformamide. One possible application is to increase the residual washable pulp content by using substances affecting the behavior of immobilized water in hydration coatings of polysaccharides such as urea, acetamide, formamide or N, N-dimethylformamide. In this way, it is possible to intensify some washing processes of fibrous structures of complex cellulose-based wall morphology, such as selective cleaning of cell walls of complex cellulose structures, e.g., pulp washing.

Předmětem tohoto vynálezu je dále použití materiálu na bázi polysacharidů pro provádění aktivních separačních nanoprocesů, zejména nanoprocesů umožňujících zachycovat a separovat z vody a vodných systémů koloídní látky anionaktivní povahy a kationty zejména těžkých kovů běžnými separačními procesy, jako je filtrace, sedimentace či flotace, a zvyšovat propustnost filtračních loží s aktivními hydrokoloidy. Bylo zjištěno, že tímto způsobem lze řešit např. dilema mezi nízkou separaČní účinností a vysokou průtočností filtračních materiálů a separovat s vysokou účinností i rozpustné a koloidní látky, jako jsou toxické těžké kovy, nežádoucí barevné či nebarevné látky apod. z vody běžnými metodami, jako je filtrace či sedimentace. Toto chování je vyvoláno tzv. povrchovou flokulací, tj. flokulací molekul, koloidních částic apod. v blízkosti aktivního centra umístěného na celulózovém povrchu jak přímo ve vláknité suspenzi tak uvnitř porésního filtračního média, přičemž jsou tímto centrem přitahovány a tak i koncentrovány v bezprostřední blízkosti tohoto aktivního centra.It is a further object of the present invention to use polysaccharide-based material to perform active separation nanoprocesses, particularly nanoprocesses allowing to capture and separate from water and aqueous systems colloids of anionic nature and heavy metal cations by conventional separation processes such as filtration, sedimentation or flotation, and to increase permeability of filter beds with active hydrocolloids. It has been found that in this way it is possible to solve, for example, the dilemma between the low separation efficiency and the high flow of filter materials and to separate with high efficiency also soluble and colloidal substances such as toxic heavy metals, undesirable colored or non-colored substances etc. from water by conventional methods such as is filtration or sedimentation. This behavior is caused by so-called surface flocculation, i.e. flocculation of molecules, colloidal particles and the like in the vicinity of the active center located on the cellulosic surface both directly in the fibrous suspension and inside the porous filter medium, attracted and concentrated by the center. active center.

S výhodou jsou materiálem na bázi polysacharidů pro použití podle tohoto vynálezu sorpční filtrační desky, které jsou připravovány z vodní suspenze obsahující celulózový materiál se zvýšenou schopností indukovat aglomeraci částic ve svém okolí, tedy s výrazně zvýšenou sorpční aktivitou a optimalizovaným množstvím jemných plniv, jako je křemelina a/nebo perlit. Je též žádoucí přídavek prostředku pro pevnost za moha, jako je polyamido-polyamin epichlorhydrinová pryskyřice v množství 1-5 hmotnostních % vztaženo na hmotnost filtračního média. Filtrační desky pak mohou být připraveny běžným papírenským způsobem, např. na papírenském stroji s podélným sítem apod., nebo některým papírenským procesem umožňujícím zhotovovat různé tvarované formy z papíroviny, jako je např. nasávací technologie, a končící jejich usušením. Další výhodou tohoto vynálezu je zvýšená retence jemných podílů včetně plniv v odvodněném koláči filtru ve srovnání s deskami připravovanými běžným způsobem.Preferably, the polysaccharide-based material for use in the present invention is a sorption filter plate which is prepared from an aqueous suspension containing cellulosic material with an increased ability to induce agglomeration of particles in its vicinity, i.e. with a significantly increased sorption activity and optimized amount of fine fillers such as diatomaceous earth. and / or perlite. It is also desirable to add a strength agent such as polyamide-polyamine epichlorohydrin resin in an amount of 1-5% by weight based on the weight of the filter medium. The filter plates may then be prepared in a conventional papermaking process, for example, on a papermaking machine with a longitudinal screen or the like, or by some papermaking process making it possible to produce various shaped forms of paper pulp, such as suction technology, and ending drying. A further advantage of the present invention is the increased retention of fines, including fillers, in the dewatered filter cake compared to plates prepared in a conventional manner.

» φ a ΦΦΦ»Φ and ΦΦΦ

Jako plnivo s filtračními účinky jsou podle tohoto vynálezu preferovány křemelina, perlit apod. nebo směs těchto plniv a kationicky či anionicky aktivovaný celulózový materiál, přičemž tento aktivovaný materiál zahrnuje všechny nebo Část celulózových materiálů obsažených ve filtru a majících stupeň mletí v intervalu 15 až 70 ŮSR. Prvním krokem při přípravě filtrů je mletí rozvlákněných celulózových materiálů k dosažení žádaného stupně mletí, smíchání vybraných druhů vláknin a jejich aktivace. Teprve potom se přidají plniva a další komponenty jako např. prostředek pro pevnost za mokra. Tento prostředek však může být přidáván kontinuálně před či do nátokové skříně. Takto připravené filtrační desky se zvýšenou sorpční aktivitou se pak vyznačují významným zlepšením jejich separačni schopnosti vůči mikroorganismům a zejména jsou vhodné k zachycování rozpustných a nerozpustných koloidních látek anionaktivního či kationaktivního charakteru. Vynikající sorpční aktivita těchto filtrů však závisí na použitém množství aktivátoru. Filtry mají i dobré pyrogenní účinky a retenci vůči barvivům.The filler with filtering effects of the present invention preferred diatomaceous earth, perlite and the like. Or mixtures of these fillers and cationically or anionically activated cellulosic material, wherein the activated material comprises all or a portion of the cellulosic material contained in the filter and having a freeness in the range 15-70 Ù SR. The first step in the preparation of the filters is the grinding of the pulped cellulosic materials to achieve the desired degree of grinding, mixing of the selected types of fibers and their activation. Fillers and other components such as a wet strength agent are then added. However, the composition may be added continuously before or into the headbox. The thus prepared filter plates with increased sorption activity are then characterized by a significant improvement of their separation ability against microorganisms and are particularly suitable for trapping soluble and insoluble colloidal substances of anionic or cationic nature. However, the excellent sorption activity of these filters depends on the amount of activator used. The filters also have good pyrogenic effects and dye retention.

Další výhodou filtrů zhotovených dle tohoto vynálezu je to, že zlepšeného čistícího efektu je dosahováno při přijatelných průtokových charakteristikách filtru. K významně zlepšené regenerační schopnosti těchto filtrů též přispívá to, že aktivující látky jsou k celulózovému materiálu vázány chemickou vazbou.A further advantage of the filters made according to the invention is that the improved cleaning effect is achieved with acceptable filter flow characteristics. A significantly improved regenerative capacity of these filters is also due to the fact that the activating agents are bound to the cellulosic material by chemical bonding.

Prakticky vhodné složení papírenské suspenze na přípravu filtrů dle tohoto vynálezu zahrnuje až 60 % hmotnostních plniva, jako je zejména křemelina a perlit, modifikovaných polysacharidických materiálů vybraných ze skupiny zahrnující oxycelulózu Či oxidovaný škrob obsahující 1,0 až 25 hmotnostních % karboxylových skupin, s výhodou 5 až 18 hmotnostních % COOH skupin, a karboxymethylcelulózu o stupni substituce 0,1 až 1,0 ve vláknité, částicové, hydrokoloidní či zcela rozpustné podobě, a/nebo jejich směsí a 100 až 40 hmotnostních % buničin, případně aktivovaných postupem dle předloženého vynálezu jako hlavní filtrační desku formující komponentu, dopočtenou do celkové bilance zanášky papírenské hmoty.A practically suitable composition of the papermaking suspension for preparing the filters of the present invention comprises up to 60% by weight of a filler, such as diatomaceous earth and perlite, of modified polysaccharide materials selected from oxycellulose or oxidized starch containing 1.0 to 25% by weight of carboxyl groups, preferably 5 up to 18% by weight of COOH groups, and carboxymethylcellulose having a degree of substitution of 0.1 to 1.0 in fibrous, particulate, hydrocolloid or completely soluble form, and / or mixtures thereof and 100 to 40% by weight of pulps optionally activated by the process of the present invention as the main filter plate forming the component, added to the total balance of the furnish.

Příprava materiálů a provedeni aktivních nanoprocesů s těmito materiály a vlastnosti filtračních desek odpovídajících tomuto vynálezu jsou dokumentovány na následujících příkladech.The preparation of materials and the performance of active nanoprocesses with these materials and the properties of the filter plates corresponding to the present invention are documented in the following examples.

Přehled obrázkůOverview of pictures

Obr. 1 představuje schematické znázornění povrchové flokulace koloidních částic A v okolí mikrorozhraní celulózy opatřené aktivním nanocentrem C.Giant. 1 is a schematic representation of the surface flocculation of colloidal particles A in the vicinity of a cellulose micro-interface provided with an active nanocentre C.

··· · · • · ·· ♦ ·· • « « • · ·· · · · · · · · · · · ·

Obr, 2 představuje povrchovou flokulaci uvnitř póru filtračního média. Je zde znázorněn detail póru s flokulovanými částicemi koloidních nebo rozpuštěných látek kolem aktivního centra. V tomto případě zachycené částice jsou malé ve srovnání velikostí póru, což zabraňuje jeho ucpávání.Fig. 2 shows the surface flocculation within the pores of the filter medium. A pore detail with flocculated particles of colloidal or dissolved substances around the active center is shown. In this case, the entrapped particles are small compared to the pore sizes, which prevents it from clogging.

Obr, 3 znázorňuje princip využití povrchové flokulace pro řízené nadmolekuláměchemické reakce a procesy. Důsledkem velice nízkých koncentrací složek A v médiu nemůže docházet k nadmolekulámím a molekulárním reakcím vedoucím ke vzniku produktu P (reakce 1). Vlivem působení aktivní složky C pevně spojené s mikrorozhraním substrátu však dochází ke kumulaci, případně i vhodné orientaci molekul, nanočástic apod. složky A v nanoprostoru kolem C a k vyvolání příslušných reakcí či nadmolekulámích interakcí za vzniku produktů P.Fig. 3 shows the principle of the use of surface flocculation for controlled super-molecular-chemical reactions and processes. Due to the very low concentrations of the components A in the medium, supermolecules and molecular reactions leading to product P (reaction 1) cannot occur. However, due to the action of the active component C firmly associated with the micro-interface of the substrate, the molecules, nanoparticles or the like of component A in the nanopspace around C accumulate and eventually induce appropriate reactions or supramolecular interactions to form P. products.

Obr. 4 uvádí grafickou závislost separační účinnosti proti specifickému množství filtrátu. Jsou zde porovnány tyto závislosti pro případ filtračních desek zhotovených dle tohoto vynálezu a dosavadních filtračních desek.Giant. 4 shows a graph of the separation efficiency versus a specific amount of filtrate. These dependencies are compared here for the filter plates made according to the present invention and the prior art filter plates.

Obr, 5 představuje závislost separační účinnosti na obsahu aktivované a neaktivované buničiny a vliv vláknité a hydrokooidní podoby oxidované celulózy na koloidněsedimentační separaci železa z vody.Figure 5 shows the dependence of separation efficiency on activated and non-activated pulp content and the effect of fibrous and hydrocooidal forms of oxidized cellulose on the colloidal sedimentation separation of iron from water.

Obr. 6 představuje vliv různých látek ve vodném prostředí na odstranění zbytkových vypratelných podílů v buničině.Giant. 6 shows the effect of various substances in an aqueous environment on the removal of residual washable fractions in the pulp.

PříkladyExamples

Příklad 1Example 1

Byla připravena řada filtračních desek z bělené jehličnanové sulfitové buničiny rozvlákněné a mleté při 3%-ní konzistenci papíroviny na 18° SR . Ktéto papírovině pak bylo přidáno:A series of filter plates were prepared from bleached coniferous sulphite pulp pulped and ground with a 3% consistency of the pulp at 18 ° SR. The following paper was then added:

- 2,5 % hmotnostních neupraveného aktivátoru, počítáno na hmotnost a.s. buničiny,- 2.5% by weight of untreated activator, calculated on the weight of a.s. pulp,

- 1,5 % hmotnostních upraveného aktivátoru, počítáno na hmotnost a.s. buničiny,1.5% by weight of treated activator, calculated on a.s. pulp,

- žádný aktivátor a též ke všem zanáškám 1,5 % hmotnostních prostředku pro pevnost za mokra, počítáno na hmotnost a.s, filtrační desky.- no activator, but also to all fouling of 1,5% by weight of wet strength agent, calculated on the weight of a.s, filter plate.

φ 9 ·»· 99 9 9 9 9 9 •9 9· 99φ 9 · »· 99 9 9 9 9 9 • 9 9 · 99

Všechny složky byly přidávány za intenzivního míchání do každé kaše papíroviny při pH = 8 . Po 40 minutách mírného míchání pak byla každá papírovina postupně naředěna na 0,5 %-ní konzistenci a byly z ní běžným papírenským způsobem připraveny filtrační desky. Jako prostředek pro pevnost papíru za mokra byl použit komerční kationický prostředek na bázi polyamin-polyamid epichlorhydrinové pryskyřice XP 4025 fy AKZO NOBEL, Aktivátor obsahující oligomemí 2-hydroxy-propyl-dimethylammonium chloridy Refaktan K, fy CHEMOTEX byl použit v upravené i neupravené podobě. V neupravené podobě obsahoval 3,0 % epoxy-skupin a v upravené podobě pak 4,6 % epoxy-skupin. Úprava byla provedena opatrným smícháním 2 hmotnostních dílů komerčního aktivátoru s 1 hmotnostním dílem 10 %-ního roztoku hydroxidu sodného. Úprava aktivátoru byla dokončena po 30-ti minutách mírného míchání reakční směsi tak, aby její teplota nepřekročila 40 °C.All ingredients were added with vigorous stirring to each pulp of the pulp at pH = 8. After 40 minutes of gentle agitation, each pulp was successively diluted to a 0.5% consistency and filter plates were prepared in a conventional papermaking process. The commercial cationic composition based on polyamine-polyamide epichlorohydrin resin XP 4025 by AKZO NOBEL, Activator containing 2-hydroxypropyl-dimethylammonium chloride oligomer, Refaktan K, by CHEMOTEX, was used as a wet curing agent in both modified and untreated form. It contained 3.0% epoxy groups in untreated form and 4.6% epoxy groups in modified form. The treatment was carried out by carefully mixing 2 parts by weight of a commercial activator with 1 part by weight of a 10% sodium hydroxide solution. The activation of the activator was completed after 30 minutes of gentle stirring of the reaction mixture so that its temperature did not exceed 40 ° C.

Všechny zhotovené filtrační desky pak byly podrobeny stejným zkouškám s čistou vodou a znečištěnou vodou. Jako znečištěná voda byla použita voda obsahující 10 mg/1 vody černého pigmentového anionaktivního barviva. Zkušební filtrace probíhala v laboratorní aparatuře Minicol fy Hobra Školník sestávající ze 6-ti filtračních jednotek za stejných podmínek, tj. filtrační plocha 30 cm2 a filtrační tlak 20 kPa. Před každým měřením byl každý filtrační koláč promýván 5 minut za tlaku 50 kPa pitnou vodou, přičemž byl měřen specifický průtok filtrem pro Čistou vodu. Množství filtrátu prošlého filtrem, vyjádřené jako specifický průtok, Vs (l.m‘) a koncentrace barviva ve filtrátu byly pak zjišťovány za stále stejných podmínek všech měření. Z nalezených výsledků byla vypočtena filtrační účinnost filtrace vyjádřená jako procento separační účinnosti filtru vzhledem ke vstupní koncentraci obarvené vody dle vztahu:All filter plates were then subjected to the same tests with clean water and contaminated water. Water containing 10 mg / l water of black pigmented anionic dye was used as contaminated water. Test filtration was carried out in a laboratory apparatus of Minicol from Hobra Janitor consisting of 6 filtration units under the same conditions, ie a filtration area of 30 cm 2 and a filtration pressure of 20 kPa. Prior to each measurement, each filter cake was washed for 5 minutes at 50 kPa pressure with drinking water, measuring the specific flow rate through the pure water filter. The amount of filtrate passed through the filter, expressed as specific flow rate, V s (lm ') and dye concentration in the filtrate were then determined under the same conditions for all measurements. From the results found, the filtration efficiency of the filtration was expressed as a percentage of the separation efficiency of the filter relative to the input concentration of the dyed water according to the relation:

Koncentrace na vstupu - koncentrace na výstupuInput concentration - output concentration

Filtrační účinnost, Y (%) = xlOOFiltration efficiency, Y (%) = x100

Koncentrace na vstupuInput concentration

Přitom průtok vody na začátku a na konci experimentů zůstával přibližně stejný, a to 150 + 10 nú.m'2]!1 při tlaku 150 kPa. Získané výsledky jsou uvedeny na obr. 4.At the same time, the water flow at the beginning and at the end of the experiments remained approximately the same, namely 150 + 10 n.m · 2 ]! 1 at a pressure of 150 kPa. The results are shown in Figure 4.

Jak je možno z obr. 4 vidět, vzorky obsahující pouze prostředek pro pevnost za mokra prakticky nevykazují vůbec žádnou separační schopnost. Ke dramatickému zlepšení této schopnosti však dochází, použijeme-li aktivované buničiny, přestože propustnost filtrační desky je vysoká. S růstem aktivace celulózového materiálu vzrůstá filtrační účinnost, ale toto je výrazně podporováno použitím upraveného aktivátoru.As can be seen from FIG. 4, samples containing only the wet strength agent practically show no separation capability at all. However, this ability is dramatically improved when activated pulps are used, although the permeability of the filter plate is high. As the activation of the cellulosic material increases, the filtration efficiency increases, but this is greatly supported by the use of a modified activator.

Příklad 2Example 2

Byla provedena série pokusů podobně jako v příkladu 1, ale za použití jehličnanové bělené sulfitové buničiny a listnáčové bělené sulfátové buničiny, obě separátně rozvlákněné a umleté při 3 %-ní konzistenci na 22 0 SR. Jako plniva bylo použito 20 % hmotnostních perlitu.A series of experiments were performed, similar to Example 1, but using conifer bleached sulphite pulp and deciduous bleached sulphate pulp, both separately pulped and ground at 3% consistency to 22 ° SR. 20% by weight of perlite were used as fillers.

Jako prostředek pro pevnost papíru za mokia byl použit komerční kationický prostředek na bázi polyamin-polyamid epichlorhydrinové pryskyřice XP 4025 fy AKZO NOBEL v množství 1,5 % hmotnostních vztaženo na celkovou a.s. hmotnost filtrační desky.A commercial cationic composition based on polyamine-polyamide epichlorohydrin resin XP 4025 by AKZO NOBEL in an amount of 1.5% by weight based on the total a.s. filter plate weight.

Byl použit kvartémí oligomemí 2-hydroxy-propyl-dimethylammoniurn chloridy obsahující aktivátor v upravené podobě podobně, jak je popsáno v příkladu 1 a sice v množství 5 % hmotnostních počítáno na a.s. celulózového materiálu. Složení zanášek v jednotlivých pokusech je sumárně uvedeno v Tab. 1.Quaternary oligomeric 2-hydroxy-propyl-dimethylammonium chloride containing the activator in a modified form similar to that described in Example 1 was used, namely in an amount of 5% by weight calculated on a.s. cellulosic material. The composition of furnishings in individual experiments is summarized in Tab. 1.

Přídavné látky byly dávkovány do kaše papíroviny o konzistenci 3,0 % za pH = 7,5 v průběhu intenzivního míchání před přídavkem perlitu. Po skončení 60-ti minutového mírného míchání pak papírovina byla zředěna na 0,5 %-ní konzistenci a byly zní připraveny běžným papírenským způsobem příslušné filtrační desky.The additives were metered into a pulp of 3.0% consistency at pH = 7.5 during vigorous stirring prior to the addition of perlite. After 60 minutes of gentle agitation, the stock was diluted to a 0.5% consistency and was prepared in a conventional paper mill using the appropriate filter plates.

Získané filtrační desky byly podrobeny podobným testům jako v příkladu 1, tj. s vodou a s vodou znečištěnou pigmentovým černým barvivém o koncentraci 10 mg/1. Průtočnost proThe obtained filter plates were subjected to similar tests as in Example 1, i.e. with water and water contaminated with pigment black pigment at a concentration of 10 mg / l. Flow rate for

-Ί i vodu všech zkoušených filtru byla přibližně stejná, a sice 70 + 5 m .m' .h při tlaku 150 kPa. Experimenty se znečištěnou vodou probíhaly s filtrační přepážkou velikosti 30 cm při filtračním tlaku 50 kPa. Před každým měřením bylo filtrační lože proplachováno po dobu 5 minut a tlaku 50 kPa pitnou vodou, načež byla určena průtočnost filtru pro vodu. Opět jako v příkladě 1 byla sledována filtrační účinnost, Y (%), a specifický průtok filtrátu, q50 (l.m^.min1), při filtračním tlaku 50 kPa v závislosti na specifickém množství filtrátu,The water of all the filters tested was approximately the same, namely 70 + 5 m / m at 150 kPa. The contaminated water experiments were carried out with a 30 cm filter baffle at a filtration pressure of 50 kPa. Prior to each measurement, the filter bed was purged for 5 minutes at 50 kPa pressure with potable water, after which the water filter flow rate was determined. Again, as in Example 1, the filtration efficiency, Y (%), and the specific filtrate flow rate, q 50 (lm 2 min -1 ), were monitored at a filtration pressure of 50 kPa depending on the specific amount of filtrate,

AAND

Vs (l.nf ). Výsledky z těchto měření jsou uvedeny v Tab. 2.Vs (lf). The results of these measurements are shown in Tab. 2.

Dramatické zlepšení filtrační účinnosti s aktivovanou buniČinou má klesající tendenci podle toho, jak dochází k vyčerpání sorpčni kapacity aktivovaného celulózového materiálu v průběhu vlastni filtrace.The dramatic improvement in activated cellulose filtration efficiency has a decreasing tendency as the sorption capacity of the activated cellulose material is exhausted during filtration.

« · ♦ · • « ··· · • · · • Φ ·· φ φ · · φ φ φφφ φ φ · φφ φφ φφφ φ φ φφ φ φ φ φ · φ « φ φ φφ φφ· · Φ «φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ

Tabulka 1.Table 1.

Deska č. Plate C. Listnáč, bun. Hmot. % Listnáč, bun. Weight % Jehlič. buničina Hmot. % Needle. pulp Weight % Perlíte Hm. % Perlíte Hm. % Prostř. pro pevnost za mokra Hmot. % Prostř. for wet strength Weight % Aktivátor upravený Hmot. % Activator modified Weight % 1 1 30 30 50 50 20 20 May - - - - 2 2 30 30 50 50 20 20 May 1,5 1.5 - - 3 3 30 30 50 50 20 20 May - - 5 5 4 4 30 30 50 50 20 20 May 1,5 1.5 5 5

Tabulka 2.Table 2.

Deska č.. 1 Board no. 1 Deska č. 2 Board No. 2 Deska č. 3 Board No. 3 Deska č. 4 Board No. 4 Vs In p Y Y qso qso Y Y qso qso Y Y qso qso Y Y qso qso (%) (%) (l.mÁmm1)(l.mÁmm 1 ) (%) (%) (l.mÁmin1)(l.mAMmin 1 ) (%) (%) (LmÁmin1)(LmAM 1 ) (%) (1. (1). m'2.min’)m ' 2 .min') 177 177 48,4 48.4 346 346 - - - - 96,3 96.3 364 364 94,8 94.8 358 358 350 350 2,6 2.6 345 345 13,8 13.8 449 449 95,8 95.8 301 301 95,0 95.0 301 301 704 704 - - - - 10,4 10.4 - - 92,3 92.3 215 215 92,4 92.4 220 220 760 760 - - - - 8,8 8.8 - - 89,0 89.0 203 203 91,3 91.3 198 198 1592 1592 - - - - 5,0 5.0 - - 75,6 75.6 154 154 - - - - 1769 1769 - - - - 4,0 4.0 429 429 73,1 73.1 152 152 - - - -

Použité značky: Vs - specifické množství filtrátu; Y - filtrační účinnost; qso specifický průtok filtrátu při tlaku 50 kPa.Marks used: V s - specific amount of filtrate; Y - filtration efficiency; qso specific filtrate flow at 50 kPa.

Příklad 3Example 3

Filtrační desky připravené podle příkladu 1 byly podrobeny filtračním zkouškám s vodou znečištěnou alkaliligniny o koncentraci 10 mg/1 a pH = 7,6. Zkoušky proběhly filtrací znečištěné kapaliny přes filtry o ploše 100 cm2 při tlaku 50 kPa po dobu 30 minut. Před každým měřením bylo filtrační lože proplachováno po dobu 5 minut a tlaku 50 kPa pitnou vodou, načež byla určena průtočnost filtru pro vodu. Čistící působení filtrů byloThe filter plates prepared according to Example 1 were subjected to filtration tests with 10 mg / l contaminated alkilignin water and pH = 7.6. The tests were carried out by filtering the contaminated liquid through 100 cm 2 filters at 50 kPa for 30 minutes. Prior to each measurement, the filter bed was purged for 5 minutes at 50 kPa pressure with potable water and the water filter flow rate was determined. The cleaning effect of the filters was

« · · · φ · · • ··· φ · posuzováno na základě měření bělosti vzduchosuchých filtračních desek před a po skončení filtrace. Zvyšováním množství zachycených alkaliligninů totiž bělost filtračních desek klesá.Assessed by measuring the whiteness of air-dry filter plates before and after filtration. Indeed, by increasing the amount of captured alkilignins, the whiteness of the filter plates decreases.

Získané výsledky opět potvrzují enormní sorpční kapacity filtračních desek zhotovených z aktivovaného celulózového materiálu zejména použije-li se upravený aktivátor.The results obtained again confirm the enormous sorption capacities of filter plates made of activated cellulose material, especially when a modified activator is used.

ISO bělost všech vzorků filtračních desek před filtrací - 85 %ISO whiteness of all filter plate samples before filtration - 85%

ISO bělost vzorků filtračních desek po filtraci, přičemž desky obsahovaly:ISO whiteness of filter plate samples after filtration, the plates containing:

- žádný aktivátor, pouze 1,5 % hmotnostních prostředku pro pevnost za mokra (vztaženo na a.s. buničinu) - 83 %- no activator, only 1,5% by weight of wet strength agent (based on a.s. pulp) - 83%

- 2,5 % hmotnostních neupraveného aktivátoru a 1,5 % hmotnostních prostředku pro pevnost za mokra (vztaženo na a.s. buničinu) - 64 %- 2.5% by weight of untreated activator and 1.5% by weight of wet strength agent (a.s. pulp) - 64%

- 1,5 % hmotnostních upraveného aktivátoru a 1,5 % hmotnostních prostředku pro pevnost za mokra (vztaženo na a.s. buničinu) - 56 %.1.5% by weight of the treated activator and 1.5% by weight of the wet strength agent (a.s. pulp) of - 56%.

Příklad 4Example 4

V tomto příkladu je demonstrována příprava a vlastnosti tzv. sterilních filtračních desek ve srovnání s filtračními deskami tohoto typu, ale obsahující aktivovaný celulózový materiál, tak jak to odpovídá tomuto vynálezu.This example demonstrates the preparation and properties of so-called sterile filter plates as compared to filter plates of this type but containing activated cellulosic material as in accordance with the present invention.

Byly připraveny dva druhy filtračních desek obsahující 5 % hmotnostních jehličnanovou bělenou sulfitovou buničinu, 50 % hmotnostních křemeliny a 1,0 % hmotnostních (vztaženo na a.s. buničinu) prostředku pro pevnost za mokra (komerční kationická polyamin-polyamid epichlorhydrínová pryskyřice XP 4025 fy AKZO NOBEL). Buničina v případě filtrační desky č. 5 však byla rozvlákněna a mleta na stupeň mletí 65 0 SR zatímco buničina ve vzorku filtračních desek č. 6, byla mleta za stejných podmínek ale na stupeň mletí pouze 47 °SR. K oběma vzorkům pak bylo přidáno 5 % hmotnostních upraveného aktivátoru (viz příklad 1) vztaženo na a.s. buničiny (viz Tabulka 3). Oba dva vzorky filtračních desek pak byly připraveny za stejných podmínek jak popsáno v příkladuTwo types of filter plates were prepared containing 5% by weight of coniferous bleached sulphite pulp, 50% by weight of diatomaceous earth and 1.0% by weight (based on pulp) of a wet strength agent (commercial cationic polyamine-polyamide epichlorohydrin resin XP 4025 by AKZO NOBEL) . However, the pulp in the No. 5 filter plate was pulped and milled to a milling degree of 65 ° SR while the pulp in the No. 6 filter plate sample was milled under the same conditions but to a milling degree of only 47 ° SR. 5% by weight of the treated activator (see Example 1) based on pulp time (see Table 3) was then added to both samples. The two filter plate samples were then prepared under the same conditions as described in the example

1.1.

Filtrační desky byly následně podrobeny stejným testům, jako v příkladu 1, tj. zkouškám s vodou a znečištěnou vodou černým pigmentovým barvivém o koncentraci 10 mg/1. Filtrační plocha byla opět 30 cm2, ale filtrační tlak byl 150 kPa.The filter plates were then subjected to the same tests as in Example 1, i.e. tests with water and contaminated water with a black pigment dye at a concentration of 10 mg / l. The filtration area was again 30 cm 2 , but the filtration pressure was 150 kPa.

Před každým měřením bylo filtrační lože proplachováno po dobu 5 minut a tlaku 150 kPa pitnou vodou, načež byla určena průtočnost filtru pro vodu. Byly zjišťovány filtračníPrior to each measurement, the filter bed was purged for 5 minutes at 150 kPa pressure with potable water and the water filter flow rate was determined. Filtration was detected

« « • · • · • · • · * * 9 9 * * * * • · • · * * • · • · « I «I ··· · ··· · ··· ··· • 9 • 9 * * * * t t * · * · * * * * ·  · • « • «

charakteristiky popsané v příkladech 1 a 2, tj. filtrační účinnost, Y(%) (viz příklad 1), a specifický průtok filtrátu, qiso (l.mÁmin1), při filtračním tlaku 150 kPa v závislosti na specifickém množství filtrátu, Vs (l.m’2). Výsledky těchto měření jsou uvedeny v Tab, 4.the characteristics described in Examples 1 and 2, i.e. filtration efficiency, Y (%) (see Example 1), and specific filtrate flow rate, qiso (lmAMmin 1 ), at a filtration pressure of 150 kPa depending on the specific amount of filtrate, Vs ( lm ' 2 ). The results of these measurements are shown in Table 4.

Tabulka 3.Table 3.

Deska č. Plate C. Jehličnan, buničina Hmot. % Coniferous pulp Weight % Stupeň mletí °SR Grinding degree ° SR Křemelina Hmot. % Kieselguhr Weight % Prostředek pro pevnost za mokra Hmot. % Wet strength agent Weight % Aktivátor upravený Hmot. % Activator modified Weight % 5 5 50 50 65 65 50 50 1 1 - - 6 6 50 50 47 47 50 50 1 1 5 5

Tabulka IV.Table IV.

Deska č. 5 Board No. 5 Deska č. 6 Board No. 6 v5 in 5 Y Y Q150 Q150 Y Y qi5o qi5o (%) (%) (l.mÁmin1)(l.mAMmin 1 ) (%) (%) (l.m’2,min’')(lm ' 2 , min'') 150 150 85,3 85.3 76,8 76.8 96,7 96.7 68,7 68.7 300 300 83,0 83.0 76,8 76.8 96,7 96.7 71,1 71.1 450 450 80,2 80.2 75,7 75.7 96,9 96.9 61,9 61.9 600 600 78,4 78.4 63,1 63.1 97,2 97.2 52,8 52.8 775 775 77,7 77.7 50,5 50.5 97,5 97.5 64,3 64.3 1050 1050 80,2 80.2 40,0 40.0 98,2 98.2 32,6 32.6 1325 1325 83,4 83.4 29,6 29.6 96,8 96.8 23,1 23.1 1600 1600 85,2 85.2 21,5 21.5 95,6 95.6 22,1 22.1 1875 1875 85,7 85.7 16,4 16.4 94,1 94.1 18,0 18.0 2150 2150 90,4 90.4 12,4 12.4 91,6 91.6 13,8 13.8 2425 2425 92,0 92.0 10,0 10.0 97,7 97.7 10,2 10.2 2700 2700 94,0 94.0 8,1 8.1 98,5 98.5 9,8 9.8

, « · · · * · ·» ·« ( * ·· · * · *·· * ·· · * * · **· * » t ·« (t *» ·· *· **♦·, "* · · · · ·» · «(* · ·· ·· · * * * * * · ·· · ** ·» · t "(t *» * · ·· · ** ♦

Použité značky: Vs - specifické množství filtrátu; Y - filtrační účinnost; qi50 - specifický průtok filtrátu při tlaku 150 kPaMarks used: V s - specific amount of filtrate; Y - filtration efficiency; qi50 - specific filtrate flow rate at 150 kPa

Příklad 5 % jehličnanové bělené sulfítové buničiny a 60 % listnáčové bělené sulfátové buničiny bylo smícháno v rozvlákňovači a posléze umleto při 3 %-ní konzistenci na 37 0 SR. Jako plniva bylo použito 20 % hmotnostních perlitu a křemeliny smíchané v poměru 1:1, vztaženo na celkovou hmotnost buničiny. Tato papírovina byla dále smíchána s vláknitou oxycelulózou obsahující 15 hmotn.% COOH skupin ve složení 0, 20 a 40 % oxycelulózy va.s. papíroviny - označení FD 0, FD 20, FD 40. Dále byly připraveny papíroviny stejného složení stím, že po umletí vláknitých surovin bylo knim přidáno 2,5 % neupraveného aktivátoru, počítáno na hmotnost a.s. buničiny, jak je popsáno v příkladu 1 označení FD R0, FD R20, FD R40.Example 5% conifer bleached kraft pulp and 60% deciduous bleached kraft pulp were mixed in a pulper and then milled at 3% consistency to 37 ° SR. 20% by weight of perlite and diatomaceous earth mixed 1: 1 based on the total weight of the pulp were used as fillers. This pulp was further blended with fibrous oxycellulose containing 15 wt% COOH groups of 0, 20 and 40% oxycellulose va.s. pulp - designation FD 0, FD 20, FD 40. In addition, pulp of the same composition was prepared by adding 2.5% of the untreated activator, calculated on weight and pulp, after milling the fibrous raw materials, as described in Example 1 of the designation FD R0 , FD R20 and FD R40.

Jako prostředek pro pevnost papíru za mokra byl použit komerční katonický prostředek na bázi polyamin-polyamid epichlorhydrinové pryskyřice XP 4025 fy AKZO NOBEL v množství 1,5 % hmotnostních vztaženo na celkovou a.s. hmotnost filtrační desky.As a wet strength paper, commercially available polyamine-polyamide epichlorohydrin resin XP 4025 by AKZO NOBEL was used in an amount of 1.5% by weight based on the total a.s. filter plate weight.

Po smíchání všech uvedených komponent byly jednotlivé papíroviny zředěny na konzistenci 0,5% a zhotoveny z nich na odvodňovacím zařízení archy filtračních desek o tloušťce 3 mm a usušeny.After mixing all of the above components, the individual stock was diluted to 0.5% consistency and made into a 3 mm sheet of filter plate on a dewatering apparatus and dried.

Již při odvodňování jednotlivých papírovin byly pozorovatelné rozdíly v jejich odvodňování. Pořadí jejich odvodňovacích schopností následuje:Already in the dewatering of individual pulp there were noticeable differences in their dewatering. The order of their drainage capabilities follows:

FD R40 > FD R20 > FD R0 » FD 0 > FD 20 > FD 40FD R40 FD R20 FD R0 FD 0 FD 20 FD 40

Nejrychleji se odvodňovaly papíroviny obsahující kationaktivní aktivátor, nejhůře pak papíroviny obsahující oxycelulózu.Pulp containing cationic activator was the fastest to dewater, and pulp containing oxycellulose was the worst.

Získané filtrační desky byly podrobeny podobným testům jako v příkladě 1, tj. s vodou a s vodou znečištěnou ionty Fe o koncentraci 3 mg/1 a pH = 5,7. Stanovení železnatých iontů bylo provedeno spektrofotometricky. Průtočnost pro vodu všech zkoušených filtrů byla měřena při tlaku 100 kPa. Experimenty se znečištěnou vodou probíhaly s filtrační přepážkou velikosti 30 cm při filtračním tlaku 100 kPa. Před každým měřením bylo filtrační lože proplachováno po dobu 5 minut a tlaku 50 kPa pitnou vodou, načež byla určena průtočnost filtru pro vodu. Opět jako v příkladě 1 byla sledována filtrační účinnost, Y (%), a specifický průtok filtrátu, qjoo (l.mÁmin1), při filtračním tlaku 100 kPa v závislosti na specifickém množství filtrátu, Vs (l.m' ). Výsledky z těchto měření jsou • ·· uvedeny v Tab, 5 a porovnány při konstantním Vs = 300 (l.m'2). Z výsledků je zřejmý pozitivní vliv oxycelulózy na separaci rozpuštěného železa filtrační deskou z vody. Přítomnost oxycelulózy v neaktivovaných filtračních deskách má za následek snížení jejich propustnosti. Přesun hydrokoloidních forem oxycelulózy z povrchu pórů do nitra aktivovaných vláken buničiny má pak za následek odstranění tohoto nedostatku při zachování původních separačních vlastností filtrační desky.The filter plates obtained were subjected to similar tests as in Example 1, i.e. with water and water contaminated with Fe ions of 3 mg / l and pH = 5.7. Determination of ferrous ions was performed spectrophotometrically. The water flow rate of all filters tested was measured at 100 kPa. The contaminated water experiments were carried out with a 30 cm filter baffle at a filtration pressure of 100 kPa. Prior to each measurement, the filter bed was purged for 5 minutes at 50 kPa pressure with potable water, after which the water filter flow rate was determined. Again, as in Example 1, the filtration efficiency, Y (%), and the specific flow rate of the filtrate, q max (lmAMmin 1 ), were monitored at a filtration pressure of 100 kPa depending on the specific amount of filtrate, V s (lm '). The results of these measurements are shown in Tab. 5 and compared at constant Vs = 300 (l.m -2 ). The results show a positive effect of oxycellulose on the separation of dissolved iron by a filter plate from water. The presence of oxycellulose in non-activated filter plates results in a decrease in their permeability. The transfer of hydrocolloid forms of oxycellulose from the pore surface to the interior of the activated pulp fibers then removes this deficiency while maintaining the original separating properties of the filter plate.

Tabulka 5.Table 5.

Označení filtračních desek Marking of filter plates Qioo (l.m^.mm1)Qioo (lm ^ .mm 1 ) Y (%) Y (%) FD0 FD0 61 61 5,80 5.80 FD 20 FD 20 26,5 26.5 17,8 17.8 FD 40 FD 40 25,5 25.5 30,5 30.5 FDR0 FDR0 65,3 65.3 5,6 5.6 FDR20 FDR20 65,5 65.5 20,0 20.0 FDR40 FDR40 64,8 64.8 35,6 35.6

Použité značky: Vs - specifické množství filtrátu, (l.m'2) = 300; Y - filtrační účinnost, qioo - specifický průtok filtrátu při tlaku 100 kPaMarks used: V s - specific amount of filtrate, (l.m ' 2 ) = 300; Y - filtration efficiency, qioo - specific filtrate flow at 100 kPa

Příklad 6Example 6

Separace těžkých kovů v tomto případě představována opět železem Fe ve formě feroinu pomocí koloidně-sorpční sedimentace je demonstrována na tomto příkladě.The separation of heavy metals in this case again represented by iron Fe in the form of ferroin by means of colloidal sorption sedimentation is demonstrated in this example.

Jako hlavni separační složky anionaktivní povahy byla použita oxycelulóza z bavlněných lintrů, její H-forma. Použitá oxycelulóza byla ve vláknité podobě obsahovala 18% COOH skupin a polymeračního stupně DP = 36. Pro experimenty byla používána ve vláknité podobě - OC VI a hydrokoloidní podobě - OC Hl, která byla získána vhodným mletím vláknité podoby oxycelulózy do hydrogelové podoby o koncentraci 15 hmotnostních %. Pro vlastní použití se obě formy oxycelulózy OC VI a OC Hl dále zředily destilovanou vodou na koncentraci 4 g/1, čímž vznikla suspenze OC VI a hydrokoloidní soustava OC Hl.Oxycellulose from cotton liners, its H-form, was used as the main separation component of anionic nature. The oxycellulose used in the fibrous form contained 18% of COOH groups and a polymerization degree of DP = 36. For the experiments it was used in the fibrous form - OC VI and the hydrocolloid form - OC H1, obtained by suitable grinding of the fibrous form of oxycellulose into hydrogel form %. For use, both forms of oxycellulose OC VI and OC H1 were further diluted with distilled water to a concentration of 4 g / L to form a suspension of OC VI and an OC H1 hydrocolloid system.

Dále byla používána rozvlákněná bělená MgBi-sulfitová smrková buničina rozvlákněná při konzistenci 3% v laboratorním rozvlákňovači na 15° SR - neaktivovaná buničina.Tato buničina byla též aktivována postupem dle příkladu 1 přídavkem 2,5 % upraveného aktivátoru přídavkem 10 %-ního roztoku hydroxidu sodného, počítáno na hmotnost a.s. buničiny - aktivovaná buničina.Pulped bleached MgBi-sulphite spruce pulp pulled at 3% consistency in a laboratory pulper at 15 ° SR - unactivated pulp was also used. This pulp was also activated by the procedure of Example 1 by adding 2.5% treated activator by adding 10% sodium hydroxide solution. , calculated on the weight as pulp - activated pulp.

Modelová soustava vody byla tvořena 40 objemovými díly různě koncentrovaných roztoků Fe ve formě feroinu (komplex s 1,10-fenanthrolinem, dále acetátový pufr a hydroxylamin hydrochlorid) a 50 objemovými díly zředěných oxycelulóz OC VI a OC Hl. Po 30 minutách reakce oxycelulózy a roztoku Fe (sorpce) byla k suspenzi přidána buničina v množství 0 %, 57,5 %, 72,1 %, 82,6% a 100 % buničiny z celkového obsahu polysacharidů. Po přidání buničiny byl obsah nádobky dobře promíchán a ponechán určitou dobu v klidu. Po rheosedimentaci bylo odpipetováno z horní části obsahu válečku 10 ml filtrátu tak, aby neobsahoval vlákna suspenze. U filtrátu byla změřena absorbance a stanoven obsah zbylého feroinu. Podobně jako v příkladu 1 pak byla vypočtena separační účinnost. Je-li c0 počáteční koncentrace feroinu ve směsi bez polysacharidických složek (g/1) a c koncentrace feroinu ve směsi s polysacharidickými složkami v g Fe /1, tak zachycené množství Fe2+ (dávka Fe2’) v g Fe2+/g oxycelulózy je dáno vztahem ^naad , kdč XoxyThe model water system consisted of 40 parts by volume of variously concentrated Fe solutions in the form of ferroin (complex with 1,10-phenanthroline, then acetate buffer and hydroxylamine hydrochloride) and 50 parts by volume of diluted oxycelluloses OC VI and OC H1. After 30 minutes of reaction of oxycellulose and Fe solution (sorption), the pulp was added to the suspension at 0%, 57.5%, 72.1%, 82.6% and 100% pulp of the total polysaccharide content. After the pulp was added, the contents of the container were mixed well and allowed to stand for some time. After rheosedimentation, 10 ml of the filtrate was pipetted from the top of the contents of the roller so as not to contain suspension fibers. Absorbance was measured for the filtrate and the remaining ferroin content was determined. Similar to Example 1, the separation efficiency was calculated. If c 0 is the initial feroin concentration in the mixture without the polysaccharide components (g / l) and c the feroin concentration in the mixture with the polysaccharide components in g Fe / 1, then the amount of Fe 2+ (Fe 2 'dose) captured in g Fe 2+ / g oxycellulose is given by the formula na naad, where X is oxy

kde je výsledná koncentrace oxycelulózy ve vláknité suspenzi v g OC/1 a separační účinnost vztahemwherein the resulting oxycellulose concentration in the fiber suspension in g OC / l and the separation efficiency is a relationship

Co Co Co C o

Vedle sebe byly zkoušeny vzorky s aktivovanou a neaktivovanou buničinou.Activated and non-activated pulp samples were tested side by side.

Získané výsledky jsou prezentovány na obr. 5. Z výsledků je zřejmý enormní vliv hydrokoloidni formy oxycelulózy na separační účinnost ve srovnání sjejí vláknitou formou. Je zde také vidět významný positivní vliv na tuto separační účinnost aktivované buničiny jako nosiče, který vyvolává flokulaci vláknité podoby oxycelulózy a povrchovou flokulaci jejich hydrokoloidních forem se zachyceným železem.The results are presented in Fig. 5. The results show the enormous effect of the hydrocolloid form of oxycellulose on the separation efficiency compared to its fibrous form. There is also a significant positive effect on this separation efficiency of the activated pulp as a carrier that induces flocculation of the fibrous form of oxycellulose and surface flocculation of their hydrocolloid forms with entrapped iron.

Příklad 7Example 7

Aktivní inverzní nanoproces s biomateriály z fytomasy je demonstrován tímto příkladem při praní buničiny získané chemickým zpracováním jehličnatého dřeva sulfátovým procesem.An active inverse nanoprocess with biomaterials from phytomass is demonstrated by this example in the washing of pulp obtained by chemical treatment of coniferous wood by the sulfate process.

Nebělená sulfátová jehličnatá buničina ve formě vláknitého mokrého koláče konzistence 25% byla po várce dokonale za srovnatelných podmínek promyta až do rovnováhy čistou vodou a nakonec promyta ještě destilovanou vodou. Pak byl stanoven obsah jejího znečištění ligninem a ostatními doprovodnými látkami pomocí tzv. Kappa čísla, který úměrně s rostoucím obsahem těchto látek vbuničině roste. U původní buničiny mělo Kappa Číslo hodnotu 31,5, po vyprání destilovanou vodou kleslo u lože buničiny na hodnotu 24,2. Po vyprání testovanými látkami došlo ke snížení hodnot Kappa čísel u lože buničiny až o 4 jednotky vzhledem k destilované vodě. Takto předupravená buničina byla pak následně propírána za stejných podmínek různě koncentrovanými roztoky KC1 (0,8 a 1 % hmotnostní) jako inert, dále 1 a 3 %-ními (hmotnostní) roztoky močoviny, formamidu, N,N dimethyl-formamidu a acetamidu.The unbleached kraft softwood pulp in the form of a fibrous wet cake of 25% consistency was thoroughly washed under equilibrium with clean water after a batch, and finally washed with distilled water. Then the content of its contamination by lignin and other accompanying substances was determined using the Kappa number, which increases in proportion to the increasing content of these substances in the cellulose. For the original pulp, the Kappa Number was 31.5, after washing with distilled water, it fell to 24.2 for the pulp bed. After washing with test substances, the Kappa numbers of the pulp bed were reduced by up to 4 units relative to distilled water. The pretreated pulp was then washed under the same conditions with variously concentrated KCl solutions (0.8 and 1% by weight) as inert, followed by 1 and 3% by weight solutions of urea, formamide, N, N dimethylformamide and acetamide.

Výsledky těchto experimentů jsou znázorněny na obr. 6. Z nich vyplývá pozitivní vliv látek, o kterých je známo, že významně ovlivňují hydratační síly - obvykle zvyšují odpudivé hydratační síly, tj. rozvolňují vazebný systém hydratační vazeb - na intenzitu pracího procesu.The results of these experiments are shown in Figure 6. These show the positive effect of substances known to significantly affect the hydration forces - usually increasing the repulsive hydration forces, i.e., loosening the binding system of the hydration bonds - on the intensity of the washing process.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález se týká materiálů umožňujících provádět aktivní nanoprocesy, umožňující zachycovat a separovat z vody a vodných systémů koloídní látky anionaktivní povahy a kationy zejména těžkých kovů běžnými separačními procesy jako je filtrace, sedimentace či flotace, zvyšovat propustnost filtračních loží s aktivními hydrokoloidy a zvyšovat uvolňování doprovodných látek při praní vlákniny na bázi celulózy ve vláknité i listové podobě, takže takto upravená voda je více uplatnitelná ve všech oblastech lidské aktivity zejména při čištěni odpadních vod a různých vodu obsahujících systémů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to materials enabling active nanoprocesses to capture and separate from water and aqueous systems colloids of anionic nature and heavy metal cations by conventional separation processes such as filtration, sedimentation or flotation, to increase the permeability of filter beds with active hydrocolloids and to increase the release of accompanying substances. in the washing of cellulose-based pulp in both fibrous and leaf form, so that the treated water is more applicable in all areas of human activity, particularly in the treatment of wastewater and various water-containing systems.

Claims (9)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob provádění aktivních nanoprocesů na materiálu na bázi polysacharidů, vyznačený tím, že se upraví schopnost materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic v nanoprostoru kolem mikropovrchů vláken či pórů materiálu na bázi polysacharidů.What is claimed is: 1. A method for carrying out active nanoprocesses on a polysaccharide-based material, characterized in that the ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles in the nanospace around the micro-surfaces of the fibers or pores of the polysaccharide-based material is modified. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že materiálem na bázi polysacharidů je materiál získaný z fytomasy, zejména materiál na bázi celulózy, s výhodou jakákoliv vláknina na bázi celulózy vybraná ze skupiny zahrnující bavlnu, hedvábí a buničiny jako nebělené a bělené listnáčové, jehličnanové sulfátové buničiny a nebělené a bělené buničiny z jednoletých rostlin, nebělené a bělené jehličnanové sulfitové buničiny, jakož i buničiny s obsahem více než 95 % alfa-celulózy nebo jejich směsi a buničiny s vysokým obsahem ligninu jako dřevovina, tcrmomechamcká vláknina (TMP) nebo chemotermomechanická vláknina (CTMP) nebo směsi všech těchto vláknin, přičemž nejméně jedna z vláknitých, mikrovláknitých, granulovaných či práškových forem je mleta na 15 až 70 stupňů dle Schopper-Rieglera, případně ve směsi až s 60 hmotnostními % jiných vláknitých materiálů a plniv.Method according to claim 1, characterized in that the polysaccharide-based material is a phytomass-derived material, in particular a cellulose-based material, preferably any cellulose-based fiber selected from the group comprising cotton, silk and pulp such as unbleached and bleached broadleaved, coniferous sulphate pulp and unbleached and bleached pulps of annual plants, unbleached and bleached coniferous sulphite pulp, pulp containing more than 95% alpha-cellulose or mixtures thereof and high lignin-containing pulp, such as wood pulp, thermomechanical pulp (TMP) or chemothermomechanical pulp (CTMP) or mixtures of all of these fibers, at least one of the fibrous, microfibrous, granular or powder forms being milled to 15 to 70 degrees according to Schopper-Riegler, optionally mixed with up to 60% by weight of other fibrous materials and fillers. 3. Způsob podle nároku 1, kde aktivním nanoprocesem je aktivní separační nanoproces a kde schopnost materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic v okolí materiálu se zvýší, a to tak, že se materiál na bázi polysacharidů aktivuje pomocí aktivátoru, kterým je kationaktivní oligomemí látka na epoxidové bázi, obsahující kvartémí amino-skupiny odvozené od alifatických aminů, přičemž aktivace se provádí tak, že se provede reakce 1 hmotnostního dílu materiálu na bázi polysacharidů ve formě kaše papíroviny za teploty v rozmezí 15 až 30 °C, při pH 7 až 10, s 0,001 až 0,1 hmotnostními díly aktivátoru po dobu nejméně 10 minut.The method of claim 1, wherein the active nanoprocess is an active separation nanoprocess, and wherein the ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles around the material is increased by activating the polysaccharide-based material with an activator which is a cationic oligomeric substance. an epoxy base comprising quaternary amino groups derived from aliphatic amines, wherein the activation is carried out by reacting 1 part by weight of a polysaccharide-based material in the form of a pulp slurry at a temperature in the range of 15-30 ° C at pH 7-10, with 0.001 to 0.1 parts by weight of activator for at least 10 minutes. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že aktivátorem je aktivátor obsahující kvarterní 2-hydroxy-propyl-dimethylamoniové chloridy obecného vzorce I:4. A process according to claim 3, wherein the activator is an activator comprising quaternary 2-hydroxypropyl dimethylammonium chlorides of the formula I: ch3 ch 3 IAND R-CH2-CH-CH2-N+-CH2-E X’(I),R-CH 2 -CH-CH 2 -N + -CH 2 -E X '(I), IIII OHCHOHCH ch3 ch 3 kde Rje N+-CH2-E X' nebo Cl; Ejewherein R is N + -CH 2 -EX 'or Cl; Eje ch-ch2 ch-ch 2 nebo CH-CH2C1 aor CH-CH 2 Cl a 1 1 l ) (l) 1 1 ch3 ch 3 0 0 OH OH
X'je chloridový anion, připravené reakcí mezi epichlorhydrinem a dimethylaminem vmolámím poměru 1,2 až 2,0: 1 a obsahující v neupraveném stavu nejméně 0,1 hmotnostních % epoxidových skupin, případně s přídavkem hydroxidu sodného.X 'is a chloride anion prepared by the reaction between epichlorohydrin and dimethylamine in a molar ratio of 1.2 to 2.0: 1 and containing, in the untreated state, at least 0.1% by weight of epoxy groups, optionally with the addition of sodium hydroxide.
5. Způsob podle nároku 1, kde aktivním nanoprocesem je cílené uvolňování částic, a kde se schopnost materiálu na bázi polysacharidů indukovat aglomeraci částic ve svém okolí sníží, přičemž toto snížení se provádí praním materiálu na bázi polysacharidů látkou vybranou ze skupiny zahrnující močovinu, acetamid, formamid a N,N-dimethylformamid.The method of claim 1, wherein the active nanoprocess is targeted particle release, and wherein the ability of the polysaccharide-based material to induce agglomeration of particles in its vicinity is reduced by washing the polysaccharide-based material with a substance selected from the group consisting of urea, acetamide, formamide and N, N-dimethylformamide. 6. Použití aktivovaného materiálu na bázi polysacharidů podle nároku 3 pro provádění aktivních separačnich nanoprocesů, zejména nanoprocesů umožňujících zachycovat a separovat z vody a vodných systémů koloidní látky anionaktivní povahy a kationty zejména těžkých kovů běžnými separačními procesy jako je filtrace, sedimentace čí flotace, a zvyšovat propustnost filtračních loží s aktivními hydrokoloidy.Use of the activated polysaccharide-based material according to claim 3 for carrying out active separation nanoprocesses, in particular nanoprocesses making it possible to capture and separate from water and aqueous systems colloids of anionic nature and cations of particularly heavy metals by conventional separation processes such as filtration, sedimentation or flotation and permeability of filter beds with active hydrocolloids. 7. Použiti podle nároku 6, kde materiál na bázi polysacharidů je ve směsi s modifikovaným polysacharidem anionaktivní povahy, který je vybrán ze skupiny zahrnující oxycelulózu či oxidovaný škrob obsahující 1,0 až 25 hmotnostních % karboxylových skupin, s výhodou 5 až 18 hmotnostních % COOH skupin, a karboxymethylcelulózu o stupni substituce 0,1 až 1,0 ve vláknité, částicové, hydrokoloidní či zcela rozpustné podobě.Use according to claim 6, wherein the polysaccharide-based material is in admixture with a modified anionic polysaccharide selected from the group consisting of oxycellulose or oxidized starch containing 1.0 to 25% by weight of carboxyl groups, preferably 5 to 18% by weight of COOH and carboxymethylcellulose having a degree of substitution of 0.1 to 1.0 in fibrous, particulate, hydrocolloid or completely soluble form. 8. Použití podle nároku 6, kde jsou aktivovaným materiálem na bázi polysacharidů sorpční filtrační desky, připravitelné z vodní suspenze obsahující celulózový materiál se zvýšenou schopností indukovat aglomeraci částic ve svém okolí a jemná plniva, případně přídavek prostředku pro pevnost za mokra, běžným papírenským způsobem nebo papírenským procesem umožňujícím zhotovovat tvarované formy z papíroviny.Use according to claim 6, wherein the activated polysaccharide-based material is a sorption filter plate obtainable from an aqueous suspension comprising cellulosic material with increased ability to induce agglomeration of particles in its vicinity and fine fillers, optionally the addition of a wet strength agent, by conventional paper method or by a papermaking process making it possible to produce shaped molds from paper pulp. 9. Sorpční filtrační desky, vyznačené tím, že papírenská suspenze na jejich přípravu zahrnuje až 60 % hmotnostních plniva, modifikovaných polysacharidických materiálů dle nároku 7 a/nebo jejich směsi a 100 až 40 hmotnostních % buničin dle nároku 2, s výhodou aktivovaných postupem dle nároku 3 a 4 jako hlavní filtrační desku formující komponentu, dopočtenou do celkové bilance zanášky papírenské hmoty.Sorption filter plates, characterized in that the papermaking suspension for their preparation comprises up to 60% by weight of the filler, modified polysaccharide materials according to claim 7 and / or a mixture thereof and 100 to 40% by weight pulps according to claim 2, preferably activated by the process according to claim 3 and 4 as the main filter plate forming the component, added to the overall balance of the furnish.
CZ20080545A 2008-09-09 2008-09-09 Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides CZ2008545A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080545A CZ2008545A3 (en) 2008-09-09 2008-09-09 Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080545A CZ2008545A3 (en) 2008-09-09 2008-09-09 Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2008545A3 true CZ2008545A3 (en) 2010-03-17

Family

ID=41821815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20080545A CZ2008545A3 (en) 2008-09-09 2008-09-09 Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2008545A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fan et al. Facile and green synthesis of carboxylated cellulose nanocrystals as efficient adsorbents in wastewater treatments
KR101852942B1 (en) Method for increasing the advantages of starch in pulped cellulosic material in the production of paper and paperboard
Sirviö et al. Lignin-rich sulfated wood nanofibers as high-performing adsorbents for the removal of lead and copper from water
US8613363B2 (en) Integrated paper comprising fibrillated fibers and active agents immobilized therein
WO2015108735A1 (en) Use of celluloses in water treatment
AU2003202860A1 (en) Precoat filtration media and methods of making and using
WO2003063996A2 (en) Precoat filtration media and methods of making and using
EP3402751B1 (en) Substrates with metal nanoparticles, related articles, and a continuous process for making same
Agustin et al. Systematic investigation of the adsorption potential of lignin-and cellulose-based nanomaterials towards pharmaceuticals
CN115387155A (en) Deep filtration paperboard and preparation method thereof
US10046984B2 (en) Adsorbing and/or reduction of the amount of organic materials in an aqueous medium by using colloidal precipitated calcium carbonate
CN108118560B (en) Heavy metal ion filter paper and preparation method thereof
CA2506550A1 (en) Cellulosic product and process for its production
CZ2008545A3 (en) Process to carry out nano-processes on material based on polysaccharides
KR20010074692A (en) A microparticle system in the paper making process
ES2373552T5 (en) Paper Making Procedure
JP5127432B2 (en) Manufacturing method of papermaking molded body
KR100368877B1 (en) Cellulose particles, process for their preparation and uses thereof
JP6696532B2 (en) Paper manufacturing method
Milichovsk'y et al. Cellulosic sorption filter materials with surface flocculation activity—a hopeful anticipation of water purification
JP6859629B2 (en) Fibrous cellulose-containing material
Filipi et al. Application of Cellulosic Sorption Filter Materials with Surface Flocculation Activity as Advanced Wastewater Treatment
JPH0778316B2 (en) Improved cleaning method
SK14193A3 (en) Multi-component retentive system