CZ282692B6

CZ282692B6 - Způsob delignifikace buničiny obsahující lignocelulozu

Info

Publication number: CZ282692B6
Application number: CZ951329A
Authority: CZ
Inventors: Magnus Linsten; Jiří Basta; Ann-Sofie Hallström
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1997-09-17
Also published as: DE69306974T2; JP2864167B2; DE69306974T3; CZ132995A3; FI952552A0; US5785812A; ES2096441T3; AU670659B2; EP0670928B2; NZ258274A; NO307260B1; PL309191A1; NO952076L; AU5583294A; DE69306974D1; MX9307415A; BR9307521A; EP0670928A1; JPH08503750A; FI952552A7

Abstract

Delignifikace a bělení buničiny obsahující lignocelulozu zpracováním peroxykyselinou nebo její solí, zvláště peroxyoctovou kyselinou nebo její solí, komplexotvorným činidlem a následně chloru prostým bělícím činidlem dodává významný nárůst jasu a podstatné snížení čísla kappa po vybělení bělícím činidlem prostým chloru, ze souboru zahrnujícího peroxid vodíku, ozon a dithioničitan sodný, použitých následně po sobě nebo ve směsi. Zjasňovací účinek je vysoce selektivní, to znamená, že viskozita buničiny zůstává do poměrně značné míry zachována. ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu delignifikace buničiny, obsahující lignocelulózu, při němž se buničina delignifikuje peroxykyselinou nebo její solí, zpracovává se komplexotvomým činidlem a následně se bělí sloučeninou prostou chloru. Delignifikace se vhodně provádí silně oxidující kyselinou peroxyoctovou, dodávající významný nárůst jasu a podstatné snížení hodnoty kappa po vybělení bělicím činidlem prostým chloru ze souboru, zahrnujícího peroxid obsahující sloučeninu, ozon a dithioničitan sodný, používaných po sobě nebo ve směsi. Zjasňovací účinek je vysoce selektivní, to znamená, že viskozita buničiny zůstává zachována do poměrně značné míry.

Dosavadní stav techniky

Chloru prostých bělicích činidel se po dlouhou dobu používalo k bělení mechanických buničin.

V posledních letech se vzrůstající měrou stává běžným bělení také chemických buničin bělícími činidly prostými chloru, jako je peroxid vodíku a ozon, i v prvních stupních. Považovalo se za nutné předběžně zpracovat buničinu bezprostředně po várce a případném kyslíkovém delignifikačním stupni, aby se zabránilo zhoršení vlastností buničiny a nadměrné spotřebě bělícího činidla. Předběžné zpracování buničiny zahrnuje předně zpracování kyselinou s komplexotvomým činidlem a/nebo solemi kovů alkalických zemin. Předběžné zpracování silnou kyselinou odstraňuje jak žádoucí, tak nežádoucí kovové ionty z původních míst v buničině. Zpracování komplexotvomými činidly odstraňuje především nežádoucí kovové ionty, zatímco žádoucí ionty zůstávají do značné míry zachovány. Zpracování solemi kovů alkalických zemin uchovává nebo znovu zavádí žádoucí kovové ionty.

V patentovém spise číslo EP-A-0 402335 se uvádí předběžné zpracování chemické buničiny komplexotvomým činidlem přímo po várce nebo kyslíkové delignifikaci, aby se zvýšila účinnost následného alkalického peroxidového bělení.

Patentový spis číslo EP-A-0 480469 se týká delignifikace buničiny, obsahující lignocelulózu, kyslíkem. Buničina může být delignifikována nebo bělena před zpracováním kyslíkem nebo po něm sloučeninami, obsahujícími peroxid, jako je peroxid vodíku nebo kyselina peroxyoctová, dioxid chloru a/nebo ozon. Použití sekvencí jak s kyselinou peroxyoctovou, tak s peroxidem vodíku, vede k významnému poklesu viskozity buničiny.

Při vzrůstající přísnosti norem na ochranu životního prostředí vzrůstá potřeba zcela chloru prostých procesů pro delignifikaci a bělení buničin, obsahujících lignocelulózu. K výrobě plně vybělených buničin s nezměněnými pevnostními vlastnostmi v přijatelném počtu operací a s rozumnou spotřebou bělicích činidel bylo nutno uvažovat o použití také účinných, a tudíž obtížně kontrolovatelných, bělicích činidlech, majících vysokou delignifikační a/nebo bělicí kapacitu.

Podstata vynálezu

Způsob delignifikace a bělení buničiny, obsahující lignocelulózu, podle vynálezu je založen na tom, že se buničina delignifikuje peroxykyselinou nebo jejími solemi, načež se zpracovává komplexotvomým činidlem a následně se bělí alespoň jedním chloru prostým činidlem ze souboru, zahrnujícího peroxid obsahující sloučeninu, ozon a dithioničitan sodný, používaných po sobě nebo ve směsi.

- 1 CZ 282692 B6

Vynález poskytuje způsob, při němž je buničina, obsahující lignincelulózu, delignifikována a bělena za uvedených podmínek, přičemž se dobrého delignifikačního a bělícího účinku dosahuje ještě před bělením sloučeninou prostou chloru.

Způsob podle vynálezu umožňuje delignifikovat buničinu před bělením sloučeninami prostými chloru, takže se může využít následného zpracování komplexotvomým činidlem pro optimalizaci podmínek k následnému bezchlorovému bělení, přičemž jsou brány v úvahu žádoucí a nežádoucí kovové ionty. O iontech kovů alkalických zemin, zejména jsou-li na svých původních místech vbuničině, je známo, že mají příznivý účinek na selektivitu při bělení a na spotřebu bezchlorových bělicích činidel, jako jsou sloučeniny obsahující peroxid a ozon.

Peroxykyselinou nebo jejími solemi jsou podle vynálezu organické a anorganické peroxykyseliny nebo jejich soli. Jako organických peroxykyselin se používá alifatických peroxykyselin, aromatických peroxykyselin a jejich solí. S výhodou se používá kyseliny peroxyoctové nebo peroxymravenčí. Jako anorganické peroxykyseliny se vhodně používá peroxymonosírové kyseliny (Caroovy kyseliny) nebo solí anorganických peroxykyselin, jako peroxykarbonátu, peroxyborátů nebo peroxysulfátů. Jako kationtu v solích se s výhodou používá sodíku, jelikož takové soli jsou zpravidla nenákladné a sodík se přirozeně vyskytuje v chemické rovnováze v celulóze. S výhodou se používá kyseliny peroxyoctové, peroxymonosírové nebo jejich solí. Přednost se dává kyselině peroxyoctové nebo jejím solím, neboť jsou výhodné z výrobního i užitného hlediska. Kromě toho je kyselina peroxyoctová omezeně korozivní. Kromě toho je možno snadno použít odpadních vod, obsahujících produkty odbourání kyseliny peroxyoctové, k promývání, neboje lze recyklovat do chemického regeneračního systému

Způsobem podle vynálezu lze kyselinu peroxyoctovou získávat reakcí kyseliny octové s peroxidem vodíku, která, jak známo, poskytuje rovnovážnou směs, obsahující kyselinu peroxyoctovou, destilováním rovnovážné směsi, obsahující kyselinu peroxyoctovou, k odstranění peroxidu vodíku, octové kyseliny a kyseliny sírové, nebo reakcí acetanhydridu a peroxidu vodíku přímo v bělicím stupni, čímž vzniká kyselina peroxyoctová in šitu. Typická rovnovážná směs, obsahující kyselinu peroxyoctovou, obsahuje hmotnostně přibližně 42 % kyseliny peroxyoctové a přibližně 6 % peroxidu vodíku, to znamená, že hmotnostní poměr kyseliny peroxyoctové a peroxidu vodíku je přibližně 7:1. Použije-li se v tomto procesu rovnovážné směsi, obsahující kyselinu peroxyoctovou, může být hmotnostní poměr mezi kyselinou peroxyoctovou a peroxidem vodíku přibližně 10 : 1 až přibližně 1 : 60, výhodněji 7 : 1 až 1 : 15 a především 2,8 : 1 až 1 : 2.

Přidané množství peroxykyseliny nebo jejích solí má být přibližně 1 až přibližně 100 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxykyselinu nebo její soli. Vhodně je toto množství 2 až 45 kg na tunu suché buničiny a výhodně 3 až 25 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxykyselinu nebo její soli.

Delignifikace peroxykyselinou nebo jejími solemi se s výhodou provádí při hodnotě pH přibližně 2,5 až přibližně 12. Ve výhodném provedení, kdy se delignifikace provádí kyselinou peroxyoctovou nebo peroxymonosírovou, je výhodná hodnota pH 3 až 10, především 5 až 7,5. Shora zmíněná delignifikace jinými peroxykyselinami nebo jejich solemi se provádí v normálním rozmezí hodnot pH pro příslušná bělicí činidla, jak je pracovníkům v oboru dobře známo.

Manganové ionty v buničině mají kromě jiného obzvlášť škodlivý vliv na bělení chloru prostými činidly, jako jsou alkalické peroxidové sloučeniny nebo ozon. Jako komplexotvomých činidel se tudíž používá sloučenin, vytvářejících silné komplexy s různými manganovými ionty. Takovými vhodnými komplexotvomými činidly jsou organické dusíkaté sloučeniny, především dusíkaté polykarboxylové kyseliny, dusíkaté polyfosfonové kyseliny a dusíkaté polyalkoholy. Vhodnými dusíkatými polykarboxylovými kyselinami jsou diethylenaminpentaoctová kyselina (DPTA),

-2CZ 282692 B6 ethylendiamintetraoctová kyselina (EDTA) nebo kyselina nitrilotrioctová (NTA), přičemž zvlášť vhodnými jsou DTPA a EDTA. Kyselina diethylentriaminpentafosfonová je výhodnou dusíkatou polyfosfonovou kyselinou. Lze použít také jiných komplexotvomých činidel, jako je kyselina polykarboxylová, vhodně kyselina šťavelová, citrónová nebo vinná nebo fosfonová kyselina. Jako komplexotvomých činidel se také může použít organických kyselin, které se vytvářejí při zpracování buničiny a kromě jiného také chloru prostých bělicích činidel.

Hodnota pH při zpracování komplexotvomým činidlem má rozhodující význam pro odstraňování nežádoucích iontů stopových kovů za současného zachování žádoucích iontů alkalických kovů. Kromě toho závisí vhodná hodnota pH také na typu a množství iontů stopových prvků v zavážené buničině. Při způsobu podle vynálezu se však má zpracování komplexotvomým činidlem provádět při hodnotě pH 2,5 až přibližně 11, vhodněji 3,5 až 10 a především 4,5 až 9.

Značný význam při zpracování komplexotvomým činidlem k odstranění iontů nežádoucích stopových kovů má teplota. Tak obsah iontů manganu klesá s rostoucí teplotou při zpracování komplexotvomým činidlem, což zvyšuje jas a snižuje číslo kappa. Zvýší-li se například teplota ze 20 °C na 90 °C, zjišťuje se s překvapením, že se výrazně zvýší viskozita. Zpracování komplexotvomým činidlem se provádí při teplotě 26 °C až přibližně 120 °C, vhodně 26 až přibližně 100 °C, přednostně 40 až 95 °C a nejvýhodněji 55 až 90 °C.

Přidané množství komplexotvomého činidla záleží na typu a množství iontů stopového prvku v zavážené buničině. Toto množství závisí také na typu použitého komplexotvomého činidla, stejně jako na podmínkách zpracování komplexotvomým činidlem, jako je teplota, prodleva a hodnota pH. Avšak množství komplexotvomého činidla má být přibližně 0,1 až přibližně 10 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % komplexotvomé činidlo. Vhodně je toto rozmezí 0,3 až 5 kg na tunu suché buničiny a především 0,5 až 1,8 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % komplexotvomé činidlo.

Podle výhodného provedení, kdy delignifikace peroxykyselinou, stejně jako zpracování komplexotvomým činidlem, se provádí co nejblíže k neutrální hodnotě pH, je potřeba nastavování pH minimalizována. Výsledkem je, že také upotřebené roztoky z bělicích a ze zpracovacích operací lze interně použít k promývání. To dává malý celkový objem odpadních vod, což umožňuje značně uzavřenější systém v celulózce.

Bělení činidlem prostým chloru zahrnuje použití sloučeniny, obsahující peroxid nebo ozon, popřípadě po sobě nebo ve směsi. Jako chloru prostého bělícího činidla se také může použít dithioničitanu sodného. Sloučeninou, obsahující peroxid, je anorganická peroxidová sloučenina, jako je peroxid vodíku nebo kyselina peroxymonosírová (Caroova kyselina). S výhodou je peroxid obsahující sloučeninou peroxid vodíku nebo směs peroxidu vodíku a kyslíku.

Použije-li se jako bělícího činidla peroxidu vodíku, může být buničina zpracovávána při hodnotě pH přibližně 7 až přibližně 13, vhodně při hodnotě pH 8 až 12 a přednostně při hodnotě pH 9,5 až 11,5. Bělení ostatními shora uvedenými bělícími činidly se provádí při normálním rozmezí hodnot pH pro příslušná činidla, známých pracovníkům v oboru.

Způsob podle vynálezu se s výhodou provádí s propíráním po zpracování komplexotvomým činidlem. Propíráním se účinně odstraňují komplexně vázané ionty stopových prvků, které mají škodlivý vliv na následné bezchlorové bělení, především ionty manganu, ale také ionty například mědi a železa. K uchování v buničině iontů kovů alkalických zemin, které jsou výhodné pro následné bezchlorové bělení, zejména iontů hořčíku a vápníku, má být hodnota pH v propírací operaci nejméně přibližně 4. Hodnota pH v operaci propírání je s výhodou 5 až 11, zvláště 6 až 10.

-3 CZ 282692 B6

Propírací tekutinou může být čerstvá voda, případně s přísadou chemikálie, upravující hodnotu pH, nebo odpadní voda z jedné nebo z několika propíracích nebo extrakčních operací tak, aby byla získána vhodná hodnota pH v propírací operaci. Kromě toho mohou propírací tekutinu tvořit jiné typy případně čištěné odpadní vody za předpokladu, že má nízký obsah iontů nežádoucích kovů, jako manganu, železa a mědi.

Pojem propírání po zpracování komplexotvomým činidlem se vztahuje na způsoby více méně úplného vytěsňování spotřebované kapaliny v buničinové suspenzi ke snížení jejího obsahu a kromě jiného i rozpuštěných iontů stopových prvků v této suspenzi. Propírací způsoby mohou vést ke zvýšení koncentrace buničiny, například při odsátí nebo vylisování, avšak také ke snížení koncentrace buničiny, například rozředěním propírací tekutinou. Propírání se také týká kombinací a sekvencí, při nichž se koncentrace buničiny buď zvyšuje nebo snižuje jednou nebo několikrát. Při způsobu podle vynálezu se volí propírání, které odstraňuje nejenom rozpuštěné organické látky, ale také ionty stopových prvků uvolňované při zpracování komplexotvomým činidlem, přičemž s berou v úvahu technologická a ekonomická hlediska.

Účinnost propírání je možno udávat v množství vytěsněné tekuté fáze ve srovnání s tekutou fází, přítomnou v buničinové suspenzi před propíráním. Celková účinnost propírání se vypočte jak součet účinností každé propírací operace. Tudíž odvodnění buničinové suspenze po zpracování například 10 % na 25 % koncentraci buničiny vykazuje účinnost propírání 66,7 %. Po následné propírací operaci, kdy je buničina napřed zředěna na 3 % a pak odvodněna na 25 %, je celková účinnost propírání 96,9 % vzhledem k rozpustný nečistotám. Při způsobu podle vynálezu má být účinnost propírán nejméně přibližně 95 %, vhodně 92 % až 100 %. Obzvlášť výhodná je účinnost propírání 96 % až 100 %.

Při použití způsobu podle vynálezu jsou podmínky bezchlorového bělení optimalizovány tak, že se dosahuje vysokého jasu snížení čísla kapa a viskozity s minimální spotřebou chloru prostého bělícího činidla. Toho je možno dosáhnout bez použití vnějších chemikálií, jako stabilizátorů a ochranných činidel při bez chlorovém bělení. Zbývajících bělicích chemikálií, jako peroxid vodíku a alkalií, se s výhodou používá přímo v bělicí operaci při zpracování peroxykyselinou nebo v některé jiné vhodné operaci tak, aby se dosáhlo optimální kombinace technologie a ekonomiky zpracování.

Buničina, obsahující lignocelulózu, patří kbuničinám, obsahujícím vlákna, jež byla separována chemickým nebo mechanický zpracováním, nebo recyklovaná vlákna. Vlákna mohou pocházet z tvrdého nebo měkkého dřeva. Chemická buničina patří k buničinám, připravovaným sulfátovou, sulfitovou nebo natronovou nebo organosolvovou várkou. Mechanická buničina patří k buničinám, které se vyrábějí rozvolňováním štěpků v kotoučovém rafineru (refíner mechanical pulp) nebo broušením štěpků vobrušovači (groundwood pulp) Buničina, obsahující lignocelulózu, patří také k buničinám, vyrobeným modifikacemi nebo kombinacemi uvedených metod nebo procesů. Mezi takové buničiny patří termomechanické, chemickomechanické a chemicko-termomechanické buničiny. Vhodně sestává buničina, obsahující lignocelulózu, z chemicky připravované buničiny, s výhodou ze sulfátové buničiny. Je obzvlášť vhodné, sestává-li buničina, obsahující lignocelulózu, ze sulfátové buničiny z měkkého dřeva.

Způsob podle vynálezu lze aplikovat na buničiny s výtěžkem do přibližně 90 %, s výhodou 30 až 80 % a přednostně 45 až 65 %.

Způsob podle vynálezu je možno provádět v případném místě bělícího sledu, například bezprostředně po výrobě buničiny. Je-li způsob podle vynálezu aplikován na chemicky připravenou buničinu, je s výhodou delignifikována v oxidační operaci před delignifíkaci peroxykyselinou.

-4CZ 282692 B6

Způsob podle vynálezu lze aplikovat na chemicky připravené buničiny, mající počáteční číslo kappa přibližně 2 až přibližně 100, vhodně 5 až 60 a přednostně 10 až 40. Číslo kappa se měří standardním způsobem podle ACAN-C 1:77.

Při způsobu podle vynálezu se má delignifikace peroxykyselinou provádět při teplotě 10 až přibližně 140 °C a výhodně 10 až přibližně 120 °C. S výhodou se buničina delignifikuje při teplotě 30 až přibližně 90 °C a výhodněji 50 až 80 °C. Delignifikace peroxykyselinou se má provádět po dobu 1 až přibližně 960 minut, vhodně 10 až 270 minut a přednostně 30 až 150 minut. Koncentrace buničiny při delignifikaci peroxykyselinou může být hmotnostně přibližně 1 až přibližně 70 %, vhodně 3 až 50 %, přednostně 8 až 35 % a nej výhodněji 10 až 30 %.

Při způsobu podle vynálezu se má zpracování komplexotvomým činidlem provádět po dobu přibližně 1 až přibližně 960 minut, vhodně 15 až 240 minut a přednostně 35 až 120 minut. Koncentrace buničiny při zpracování komplexotvomým činitelem může být hmotnostně přibližně 1 až přibližně 60 %, vhodně 2,5 až 40 %, přednostně 3,5 až 25 % a nejvýhodněji 5,5 až 25 %.

Jestliže je použitým bělicím činidlem prostým chloru peroxid vodíku, má se buničina zpracovávat při teplotě přibližně 30 až přibližně 140 °C a vhodně přibližně 30 až přibližně 120 °C. S výhodou se buničina zpracovává při teplotě přibližně 30 až přibližně 100 °C a nejvýhodněji 60 až 90 °C a po dobu přibližně 5 až přibližně 960 minut, vhodně 60 až 420 minut a přednostně 190 až 360 minut. Je-li bělicím činidlem prostým chloru peroxid vodíku, může být hmotnostní koncentrace buničiny přibližně 1 až přibližně 70 %, vhodně 3 až 50 %, výhodně 8 až 35 % a nejvýhodněji 10 až 30 %. Zpracování jinými, shora uvedenými, bělícími činidly prostými chloru probíhá v normálním rozmezí teplot, času a koncentrace buničiny pro příslušné činidlo, jak je pracovníkům v oboru známo.

Podle výhodného provedení při použití peroxidu vodíku jako bělícího činidla má být množství přidaného peroxidu vodíku v bělicí operaci přibližně 1 až přibližně 60 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxid vodíku. Horní mez není rozhodující, ale byla stanovena z ekonomických důvodů. Vhodně je množství přidaného peroxidu vodíku 6 až 50 kg na tunu suché buničiny a s výhodou 13 až 40 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxid vodíku.

Ve výhodných provedeních při použití ozonu jako bělícího činidla prostého chloru může být množství přidaného ozonu v rozmezí přibližně 0,5 až přibližně 30 kg na tunu suché buničiny, s výhodou 1 až 15 kg na tunu suché buničiny, vhodně 1,5 až 10 kg na tunu suché buničiny a nej výhodněji 1,5 až 5 kg na tunu suché buničiny.

Po delignifikaci peroxykyselinou a následném vybělení sloučeninou prostou chloru je možno buničiny použít přímo k výrobě papíru. Nebo může být buničina definitivně vybělena na požadovaný vyšší jas v jedné nebo v několika operacích. Vhodně se konečné bělení provádí také za použití takových chloru prostých bělicích činidel, jak uvedeno shora, případně s vloženými extrakčními operacemi, které mohou být posíleny peroxidem a/nebo kyslíkem. Tím je úplně eliminováno tvoření a výstup AOX. Je také možno při konečném bělení použít bělicích činidel obsahujících chlor, jako je chlordioxid a ještě dosáhnout velmi omezené tvoření a výstup AOX, jelikož obsah ligninu v buničině se způsobem podle vynálezu značně sníží.

Vynález a jeho přednosti jsou podrobněji objasněny následujícími příklady, které vynález pouze ilustrují, aniž ho jakkoli omezují. Procenta a podíly jsou vždy míněny hmotnostně, pokud není uvedeno jinak. Kromě toho, pokud není uvedeno jinak, vztahují se hodnoty pH vždy k hodnotám pH na konci každého zpracování.

-5CZ 282692 B6

V následujících příkladech byla čísla kappa, viskozity a jasu stanovena podle SCAN Standard Methods C 1:77 R, C 15-16:62 a C 11-75: R. Spotřeba peroxidu vodíku a kyseliny peroxyoctové byla stanovena titrací thiosulfátem sodným a manganistanem draselným a thiosulfátem sodným.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Kyslíkem delignifíkovaná sulfátová buničina z měkkého dřeva, mající číslo kappa 12,4, jas 38,4 % ISO a viskozitu 1100 dm³/kg, se delignifikuje kyselinou peroxyoctovou (PAA), zpracuje se ethylendiamintetraoctovou kyselinou (EDTA) a vybělí se peroxidem vodíku k objasnění vlivu hodnoty pH při zpracování komplexotvomým činidlem. Množství přidané kyseliny peroxyoctové 15 je 22,4 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % kyselinu peroxyoctovou. Při delignifikaci je teplota 70 °C, doba zpracování 60 minut, hmotnostní koncentrace buničiny 10 % a hodnota pH 5 až 5,5. Po delignifikaci se buničina zpracovává 2 kg EDTA na tunu suché buničiny při různých hodnotách pH, při teplotě 90 °C, po dobu 60 minut a při hmotnostní koncentraci buničiny 10 %. Pak se buničina bělí peroxidem vodíku při teplotě 90 °C, prodlevě 240 minut a při hmotnostní 20 koncentraci buničiny 10 %. Přísada peroxidu vodíku je 25 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxid vodíku, a hodnota pH je 10,5 až 11. Po každé operaci se buničina propere deionizovanou vodou při hodnotě pH 6,0. Přitom se buničina napřed odvodní na hmotnostní koncentraci buničiny 25 % a pak se zředí na hmotnostní koncentraci buničiny 3 %. Po několika minutách se buničina odvodní na hmotnostní koncentraci buničiny 25 %. Celková účinnost 25 propírání je tudíž přibližně 97 %. Výsledky po vybělení peroxidem vodíku jsou patrné z následující tabulky.

Tabulka I

Vlastnosti buničiny po bělení peroxidem vodíku

Hodnota pH při zpracování komplexotvomým činidlem	číslo kapa	viskozita (dm³/kg)	jas (% ISO)
1,5	4,2	900	71
2,7	3,4	920	76
4,8	3,0	940	81
5,4	2,9	945	83
7,9	3,0	940	81
10,5	4,0	890	75
12,3	4,5	840	65

Jak z tabulky vyplývá, je výsledkem zpracování buničiny komplexotvomým činidlem podle vynálezu značný nárůst jasu a značné snížení čísla kappa.

Příklad 2

Kyslíkem delignifíkovaná sulfátová buničina z tvrdého dřeva, mající číslo kappa 12,4, hodnotu jasu 49,8 % ISO a viskozitu 1270 dm³/kg, se delignifikuje kyselinou peroxyoctovou, zpracuje se 40 ethylendiamintetraoctovou kyselinou (EDTA) a vybělí se peroxidem vodíku k objasnění

-6CZ 282692 B6 významu komplexotvomého činidla a zvláště k objasnění významu zpracování komplexotvomým činidlem v oddělené operaci. Podmínky delignifikace kyselinou peroctovou a běleni peroxidem vodíku jsou stejné jako podle příkladu 1. Podmínky zpracování EDTA jsou stejné jako podle příkladu 1, stou výjimkou, že hodnota pH je stále 5,8. Pro porovnání se buničina zpracuje v nepřítomnosti komplexotvomého činidla při hodnotě pH 6,0, při teplotě 90 °C a při prodlevě 60 minut (test 2). Pro další porovnání je buničina delignifikována kyselinou peroxyoctovou v přítomnosti EDTA při hodnotě pH 5,1 s následným bělením peroxidem vodíku (test 3). Po každé operaci se buničina propere stejně jako podle příkladu 1. Výsledky po vybělení peroxidem vodíku jsou patrné z následující tabulky II.

Tabulka II

Vlastnosti buničiny po bělení peroxidem vodíku

Test	Číslo kappa	Viskozita (dm³/kg)	Jas (% ISO)
1	3,8	1063	87,2
2	4,7	1013	77,3
3	6,6	931	80,6

Z tabulky vyplývá, že zpracování buničiny způsobem podle vynálezu komplexotvomým činidlem v oddělené operaci vede k podstatnému zvýšení jasu a k podstatnému snížení čísla kapa při současném dosažení nejvyšší viskozity buničiny.

Příklad 3

Kyslíkem delignifíkovaná sulfátová buničina z tvrdého dřeva, použitá podle příkladu 2, se zpracuje způsobem podle vynálezu k objasnění účinku počáteční delignifikace kyselinou peroxyoctovou na vlastnosti buničiny. Podmínky delignifikace kyselinou peroxyoctovou, zpracování EDTA, jakož i podmínky bělení peroxidem vodíku jsou stejné jako podle příkladu 2. Pro porovnání je buničina zpracována EDTA a bělena peroxidem vodíku bez jakékoli předběžné delignifikace kyselinou peroxyoctovou (test 2). Po každé operaci je buničina proprána podle příkladu 1. Výsledky po vybělení peroxidem vodíku jsou patrné z následující tabulky ΠΙ.

Tabulka III

Vlastnosti buničiny po bělení peroxidem vodíku

Test	Číslo kappa	Viskozita (dm³/kg)	Jas (% ISO)
1	3,8	1063	87,2
2	7,5	1109	82,5

Z tabulky vyplývá, že delignifikace kyselinou peroxyoctovou před zpraco”á«ím komplexotvomým činidlem a vybělením peroxidem vodíku poskytuje buničinu se značně větším jasem a nižším obsahem ligninu, přičemž rozdíl ve viskozitě je současně poměrně malý.

Příklad 4

Kyslíkem delignifikovaná sulfátová buničina z měkkého dřeva podle příkladu 1 se zpracuje způsobem podle vynálezu, s následným vybělením ozonem a peroxidem vodíku. Použité pořadí operací je kyselina peroxyoctová - zpracování komplexotvomým činidlem - ozonem - peroxidem vodíku, to je: PAA-Q-P-Z-P. Podmínky delignifíkace kyselinou peroxyoctovou, zpracování EDTA, stejně jako bělení peroxidem vodíku jsou stejné jako podle příkladu 2. Pro porovnání se buničina zpracuje bez delignifíkace kyselinou peroxyoctovou, to je Q-P-Z-P (test 2). Při ozonové operaci se buničina bělí při teplotě 25 °C s dobou kontaktu 2 minuty a při hmotnostní koncentraci buničiny 37 %. Spotřeba ozonu je 2,6 kg na tunu suché buničiny a hodnota pH je 2,1. Ve druhé peroxidové operaci se buničina bělí při teplotě 70 °C, s prodlevou 60 minut a při hmotnostní koncentraci buničiny 10 %. Přísada peroxidu vodíku je 5 kg na tunu suché buničiny, vztaženo na 100 % peroxid vodíku, při hodnotě pH 11,0. Po každé operaci je buničina proprána podle příkladu 1. Výsledky po druhé operaci vybělení peroxidem vodíku jsou patrné z následující tabulky IV.

Tabulka IV

Test

Vlastnosti po bělení peroxidem vodíku

Číslo kappa	Viskozita (dm³/kg)	Jas (% ISO)
0,4	750	90,3
0,9	800	86,9

Z tabulky vyplývá, že zpracování buničiny podle vynálezu, následované bělením peroxidem vodíku, umožňuje úplné bezchlorové vybělení na přibližně 90 % ISO stejně jako odstranění prakticky veškerého ligninu při zachování dostatečné pevnosti buničiny.

Příklad 5

Kyslíkem delignifikovaná sulfátová buničina z měkkého dřeva, mající číslo kappa 16, jas 37,1 % ISO a viskozitu 1010 dm³/kg, se zpracuje způsobem podle vynálezu se dvěma druhy rovnovážné kyseliny peroxyoctové a s různým množstvím kyseliny peroxyoctové (PAA) k objasnění účinku peroxidu vodíku v použité kyselině peroxyoctové. Podmínky delignifíkace kyselinou peroctovou, zpracování EDTA i bělení peroxidem vodíku jsou stejné jako podle příkladu 2. U jedné rovnovážné kyseliny peroxyoctové (PAA-1) je hmotnostní poměr mezi kyselinou peroxyoctovou a peroxidem vodíku 2,1 : 1. U druhé rovnovážné kyseliny peroxyoctové (PAA-2) je hmotnostní poměr mezi kyselinou peroxyoctovou a peroxidem vodíku 9,1 : 1. Stejné množství kyseliny peroxyoctové se přidá při použití obou druhů kyseliny peroxyoctové, nezávisle na obsahu peroxidu vodíku. Po každé operaci je buničina proprána podle příkladu 1. Viskozita po delignifíkaci kyselinou peroxyoctovou je 990 až 1000 dm³/kg u všech testů. Viskozita po bělení peroxidem vodíku je 900 až 920 dm³/kg u všech testů. Výsledky po delignifíkaci a vybělení peroxidem vodíku jsou patrné z následující tabulky V.

-8CZ 282692 B6

Tabulka V

Test č.	Množství PAA kg/t	Druh kyseliny	Jas po PAA (% ISO)	Jas po H₂O_:(% ISO)
1	3,4	PAA-1	45,1	77,9
2	3,4	PAA-2	44,0	77,0
3	11,2	PAA-1	49,9	79,8
4	11,2	PAA-2	48,3	77,9
5	22,4	PAA-1	54,9	81,5
6	22,4	PAA-2	52,7	79,6

Z tabulky vyplývá, že zpracování způsobem podle vynálezu rovnovážnou kyselinou peroxyoctovou s vyšším obsahem peroxidu vodíku (PAA-1) má kladnější vliv na jas po zpracování kyselinou peroxyoctovou i vybělení peroxidem vodíku, zatímco současně je rozdíl ve viskozitě velmi omezený.

Průmyslová využitelnost

Delignifikace a bělení buničiny, obsahující lignocelulózu, zpracováním peroxykyselinou nebo její solí, zvláště peroxyoctovou kyselinou nebo její solí, komplexotvomým činidlem a následně chloru prostým bělicím činidlem, dodává významný nárůst jasu a podstatné snížení čísla kappa po vybělení bělicím činidlem prostým chloru ze souboru, zahrnujícího peroxid vodíku, ozon a dithioničitan sodný, použitých následně po sobě nebo ve směsi. Zjasňovací účinek je vysoce selektivní, to znamená, že viskozita buničiny zůstává zachována do poměrně značné míry.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob delignifikace a bělení buničiny, obsahující lignocelulózu, vyznačující se tím, že se buničina delignifíkuje peroxykyselinou nebo jejími solemi, načež se zpracovává komplexotvomým činidlem a následně se bělí alespoň jedním činidle, ze souboru, zahrnujícího peroxid obsahující sloučeninu, ozon a dithioničitan sodný, používaných po sobě nebo ve směsi.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že buničinou, obsahující lignocelulózu, je chemicky vařená buničina.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující destilovaná rovnovážná kyselina peroxyoctová. s e tím, že peroxykyselinou je 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se peroxyoctovou provádí při hodnotě pH 3 až 10. tím, že se delignifikace kyselinou 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se peroxyoctovou provádí při hodnotě pH 5 až 7,5. tím, že se delignifikace kyselinou 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující s e tím, že peroxid obsahující

sloučenina sestává z peroxidu vodíku nebo ze směsi peroxidu vodíku a kyslíku.

-9CZ 282692 B6

7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se buničina po zpracování komplexotvomým činidlem propírá při hodnotě pH 4 až 11.

8. Způsob podle nároků laž7, vyznačující se tím, že komplexotvomým činidlem je dusíkatá organická sloučenina.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že dusíkatou organickou sloučeninou je kyselina diethylentriamin pentaoctová (DTPA) nebo kyselina ethylendiamintetraoctová (EDTA).

10. Způsob podle nároků laž9, vyznačující se tím, že se zpracování komplexotvomým činidlem provádí při hodnotě pH 2,5 až 11.

11. Způsob podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že delignifikaci peroxykyselinou předchází kyslíková operace.