DE3504486A1 - Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie - Google Patents

Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie

Info

Publication number
DE3504486A1
DE3504486A1 DE19853504486 DE3504486A DE3504486A1 DE 3504486 A1 DE3504486 A1 DE 3504486A1 DE 19853504486 DE19853504486 DE 19853504486 DE 3504486 A DE3504486 A DE 3504486A DE 3504486 A1 DE3504486 A1 DE 3504486A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
band
approx
digestion
determination
sulphite
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853504486
Other languages
English (en)
Inventor
Oskar Dipl.-Holzw. Dr. 2057 Reinbek Faix
Rudolf Prof. Dipl.-Holzw. Dr. Patt
Ulrich Dipl.-Holzw. 2000 Hamburg Welkener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FAIX OSKAR DIPL HOLZW DR
WELKENER ULRICH DIPL HOLZW
Original Assignee
FAIX OSKAR DIPL HOLZW DR
WELKENER ULRICH DIPL HOLZW
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 FAIX OSKAR DIPL HOLZW DR, WELKENER ULRICH DIPL HOLZW filed Critical FAIX OSKAR DIPL HOLZW DR
Priority to DE19853504486 priority Critical patent/DE3504486A1/de
Priority to DE19863616051 priority patent/DE3616051A1/de
Publication of DE3504486A1 publication Critical patent/DE3504486A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/002Control devices
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/228Automation of the pulping processes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/0009Regulating the freeness of the pulp
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3577Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N2021/3595Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

  • Bezeichnung: verfahreYi zur Kontrolle aes~-Sulfitaufschlusses von Lignocellulosen mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufschlußkontrolle von Zellstoffkochungen nach dem Sulfitverfahren, bei den der Delignifizierungsgrad von Lignocellulosen durch direkte Ermittlung der Ligninkonzentration der Aufschlußlösung bestimmt wird. Dies geschieht durch Messung der Aufschluß lösung mit Hilfe eines FTIR-Spektrometers während der Kochung und die Verknüpfung der daraus resultierenden Kenndaten mit der Kappazahl der erkochten Zellstoffe mittels Regressionsanalyse.
  • Da eine kontinuierliche direkte Messung der Ligninkonzentration in der Aufschluß lösung während der Kochung bis heute noch nicht möglich ist, wird bei bisher entwickelten Prozeßleitsystemen auf Sekundärdaten, die den Aufschluß beeinflussen, zurückgegriffen. Den Aufschlußgrad beeinflussende Faktoren sind die Kochtemperatur, die Kochdauer bei Maximaltemperatur, der Kocherdruck sowie die Chemikalienkonzentration und -zusammensetzung der Kochflüssigkeit. Auch bei gekoppelten sogenannten "Feed back/Feed forward" Systemen (1) läßt dies aber nur eine indirekte Bestimmung des Aufschlußgrades zu, und deshalb sind die daraus resultierenden Kappazahlabweichungen der erkochten Zellstoffe vom vorgegebenen Zielwert relativ hoch. Aus diesem Grund wurden schon seit längerer Zeit Untersuchungen durchgeführt, die die Anwendbarkeit der Fluoreszenzspektroskopie (2) sowie der Licht- und UV-Photometrie (3,4) zur Bestimmung der Ligninkonzentration in der Aufschlußlösung zum Gegenstand hatten. Es zeigte sich allerdings, daß entweder keine gute Korrelation zwischen der Kappazahl der erkochten Zellstoffe und der gemessenen Ligninkonzentration am Ende der Kochung bestand oder aber der zeitliche Aufwand für die genaue Messung der Ligninkonzentration sehr hoch war.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, innerhalb kürzester Zeit die Ligninkonzentration mit großer Genauigkeit in der Aufschlußlösung direkt zu ermitteln. Es erfolgt eine Messung der IR-Absorption zweier Banden mit den Absorptionsmaxima bei ca. 1515 cm zu (Bande 1) und ca. 1465 cm 3 (Bande 2) und der sich daraus ergebenden basislinienkorrigierten Bandenhöhen und Integralflächen. Dies ist möglich, ohne die Aufschlußlösung zu verdünnen, zu fraktionieren oder sie sonstwie zu modifizieren. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren haben die Kochtemperatur, der Kocherdruck sowie die Chemikalienkonzentration und -zusammensetzung auf die Messung keinerlei Einfluß. Strukturänderungen am gelösten Lignin im Verlauf der Kochung beeinflussen die Messung ebenfalls nicht, so daß der Meßwert direkt mit dem Restligningehalt des Aufschlußgutes korreliert werden kann.
  • Die Korrelierung der Meßwerte zum Restligningehalt des Aufschlußgutes erlaubt eine so genaue Aufschlußsteuerung, daß eine Kappazahlabweichung von nur CA vom vorgegebenen Zielwert erreichbar ist.
  • Die Infrarotabsorption kann a) mittels Transmissionsmessung oder b) mittels ATR-Messung bestimmt werden. In beiden Fällen kann sowohl mittels einer manuellen Proben zuführung als auch mittels einer direkten Verbindungsleitung zwischen Durchflußküvette und Kocher gearbeitet werden.
  • Zur Aufschlußkontrolle von Sulfitkochungen reicht die Messung allein aus. Darüber hinaus können die ermittelten Kenndaten sowohl durch manuelle Eingabe als auch im on-line-Verfahren dem Datenspeicher bestehender Prozeßleitsysteme übermittelt werden. Diese können dann zusammen mit anderen Kenndaten für eine optimale Prozeßsteuerung herangezogen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt als zusätzliche Information der Gehalt an freiem SO2 in der Aufschlußlösung an, der als weiterer Prozeßsteuerungsparameter genutzt werden kann.
  • Beispiel 1: Dem Kocher werden im Verlauf des Aufschlusses entweder chargenweise per Hand oder kontinuierlich mittels direkter Verbindungsleitung zwischen Kocher und Durchflußküvette Proben entnommen und diese sofort direkt im FTIR-Spektrometer gemessen und die IR-spektroskopischen Kenndaten aufgenommen. Das Fortschreiten einer Magnesiumbisulfitkochung von Buchenhackschnitzeln, a) einer Laborkochung und b) einer Industriekochung wird anhand des Anstiegs der Ligninkonzentration in der AufschluS5sung in Abhängigkeit von der Kochdauer dargestellt. In den Abbildungen 1 a) und 1 b) ist die Zunahme der Absorption beider Banden mit den Maxima bei ca. 1515 cm und 1465 cm ersichtlich.
  • In den Abbildungen 2 a) und 2 b) ist der Anstieg der Integralflächen (I1, I2) und der Bandenhöhen (H1, H2) gegen die Kochdauer aufgetragen.
  • Beispiel 2: Es wurden 10 Magnesiumbisulfitkochungen von Buchenhackschnitzeln aus der Industrie entsprechend dem Verfahren von Beispiel 1 untersucht und anschließend die basislinien- und flottvenverhältniskorrigierten Integralwerte und Bandenhöhen mit der Kappazahl der erkochten Papierzellstoffe mittels Regressionsanalyse korreliert. Die Ergebnisse sind in den Abbildungen 3 und 4 dargestellt.
  • Es ergeben sich Korrelationskoeffizienten, die zwischen 0,79 und 0,95 liegen.
  • Beispiel 3: Es wurde für 8 Magnesiumbisulfitkochungen von Fichtenhackschnitzeln, ebenfalls aus der Industrie, die zur Erzeugung tiefviskoser Chemiezellstoffe dienten, entsprechend Beispiel 2 verfahren. Die Korrelationen sind in den Abbildungen 5 und 6 dargestellt.
  • Die ermittelten Korrelationskoeffizienten liegen in diesem Fall zwischen 0,75 und 0,94, wobei jedoch die Streuung der Kappazahl der erkochten Zellstoffe wesentlich geringer ist als in Beispiel 2.
  • Literatur: 1. Bylund, L.; Hägglund, S.; Thorsell, L.; Wallin, G.: On-line cooking liquor analyzer - A means for effective control of sulfite digesters.
  • 1982 International Sulfite Pulping Conference, Toronto, October 20-22, 1982, TAPPI Proceedings 285-292.
  • 2. Bublitz, W.J.: Fluorescence of pulping liquors: A tool for digester control? TAPPI 64 (1981): 6, 73-76.
  • 3. Helmke, D.: Untersuchungen über die Eignung der W-Absorptionsmessung von Bisulfitablaugen zur Aufschlußkontrolle bei Zellstoffkochungen.
  • Dissertation, Universität Hamburg, 1973.
  • 4. Tikka, P.O.; Virkola, N.-E.: A new cooking analyzer for monitoring organic and inorganic substances.
  • 1984 Pulping Conference, San Francisco, November 12-14, 1984, TAPPI Proceedings 291-296.

Claims (4)

  1. Bezeichnung: Verfahren zur Kontrolle des Sulfitaufschlusses von vignocellulosen mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie Patentansprüche 1) Verfahren zur Kontrolle des Aufschlußgrades von lignocellulosehaltigen Materialien bei Sulfitverfahren sowohl im sauren als auch im alkalischen pH-Wert-Bereich (pH 1-12) ist dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Absorption der Aufschlußlösungen während des Kochprozesses stetig mit einem FTIR-Spektrometer gemessen und die IR-spektroskopischen Daten zur Bestimmung des Kochendpunktes mit einer gewünschten Kappazahl des Zellstoffes im Bereich von 3 - 60 Kappazahlen und zur Prozeßsteuerung der Zellstofferzeugung herangezogen werden.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die basislinienkorrigierten Integralflächen und/oder Höhen der Banden mit den Maxima bei ca. 1515 cm 1 (Bande 1) undjoder 1465 cm 1 (Bande 2) mit den Minima bei ca. 1540 und 1485 cm 1 -1 (Bande 1) und/oder bei ca. 1485 und 1445 cm 1 (Bande 2) entweder konventionell in Einzelschritten oder durch vollprogrammierte Datenverarbeitung ermittelt und diese Kenndaten eventuell auch zusammen mit den analog ermittelten Kenndaten der für den freien S02-Gehalt typischen Bande mit dem -1 -1 Maximum bei ca. 1330 cm 1 und den Minima bei 1350 und 1305 cm (Bande 3) als Maß für den Delignifizierungsgrad des Aufschlußgutes verwendet werden.
  3. 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Kenngrößenermittlung entweder mittels Transmissionsmessung oder mittels ATR-Meßtechnik, hier bevorzugt in einer sogenannten "Circular-ATR-Küvette, diskontinuierlich oder kontinuierlich in einer Durchfluß-Küvette erfolgt.
  4. 4) Verfahren nach Ansprüchen 3, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten IR-Kenndaten durch manuelle Eingabe oder on-line dem Datenspeicher von handelsüblichen Prozeßleitsystemen zugeführt und zusammen mit den anderen Kenndaten zur Prozeßsteuerung herangezogen werden.
DE19853504486 1985-02-09 1985-02-09 Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie Withdrawn DE3504486A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504486 DE3504486A1 (de) 1985-02-09 1985-02-09 Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie
DE19863616051 DE3616051A1 (de) 1985-02-09 1986-05-13 Verfahren zur kontrolle des aufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504486 DE3504486A1 (de) 1985-02-09 1985-02-09 Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3504486A1 true DE3504486A1 (de) 1986-08-14

Family

ID=6262114

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853504486 Withdrawn DE3504486A1 (de) 1985-02-09 1985-02-09 Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie
DE19863616051 Ceased DE3616051A1 (de) 1985-02-09 1986-05-13 Verfahren zur kontrolle des aufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863616051 Ceased DE3616051A1 (de) 1985-02-09 1986-05-13 Verfahren zur kontrolle des aufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE3504486A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0245536A2 (de) * 1986-05-13 1987-11-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. Verfahren zur Kontrolle des Aufschlussgrades von lignocellulosehaltigen Materialien
WO1993005384A1 (en) * 1991-09-12 1993-03-18 Procheck Ab A method and arrangement for determining fibre properties by near-infrared-spectroscopy
DE19613985C1 (de) * 1996-04-09 1997-11-27 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Zellstoff und/oder zur Messung an Fasersuspensionen
DE102007036383A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Steuern der Aufschlussdauer eines Sulfitaufschlusses für Hochausbeute-Faserstoffe
CN107356550A (zh) * 2017-06-12 2017-11-17 华中农业大学 一种利用近红外光谱检测油菜茎秆木质素含量的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19653530C1 (de) * 1996-12-20 1998-07-23 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Prozeßführung und zur Prozeßoptimierung bei der Herstellung von Zellstoff
DE19814385C1 (de) * 1998-03-31 1999-10-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Prozeßführung und zur Prozeßoptimierung der Chemikalienrückgewinnung bei der Herstellung von Zellstoff
DE10041077A1 (de) * 2000-08-22 2002-03-21 Siemens Ag Verfahren zur Prozesskontrolle bei der Zellstoffherstellung

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0245536A2 (de) * 1986-05-13 1987-11-19 Bio-Rad Laboratories, Inc. Verfahren zur Kontrolle des Aufschlussgrades von lignocellulosehaltigen Materialien
EP0245536A3 (en) * 1986-05-13 1989-06-28 Oskar Dr. Faix Method of controlling the degree of digestion of lignocemethod of controlling the degree of digestion of lignocellulose-containing materials llulose-containing materials
WO1993005384A1 (en) * 1991-09-12 1993-03-18 Procheck Ab A method and arrangement for determining fibre properties by near-infrared-spectroscopy
US5536942A (en) * 1991-09-12 1996-07-16 Procheck Ab Method and arrangement for determining fibre properties by near-infrared-spectroscopy
DE19613985C1 (de) * 1996-04-09 1997-11-27 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Zellstoff und/oder zur Messung an Fasersuspensionen
DE102007036383A1 (de) * 2007-07-31 2009-02-05 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Steuern der Aufschlussdauer eines Sulfitaufschlusses für Hochausbeute-Faserstoffe
CN107356550A (zh) * 2017-06-12 2017-11-17 华中农业大学 一种利用近红外光谱检测油菜茎秆木质素含量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE3616051A1 (de) 1987-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0245536B1 (de) Verfahren zur Kontrolle des Aufschlussgrades von lignocellulosehaltigen Materialien
US5842150A (en) Method of determing the organic content in pulp and paper mill effulents
US4348256A (en) Process for controlling the supply of delignifying and/or bleaching chemicals in the continuous delignification of lignocellulosic material
DE1944246A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von chemischen Blutsubstanzen in Blutderivaten
DE3504486A1 (de) Verfahren zur kontrolle des sulfitaufschlusses von lignocellulosen mit hilfe der ftir-spektroskopie
DE2448731A1 (de) Verfahren zur regelung der menge an chemischen stoffen in innerhalb der zelluloseindustrie und verwandten industrien vorkommenden fluessigkeiten
US4192708A (en) Method for controlling the addition of active chemical for delignifying and/or bleaching cellulose pulp suspended in a liquor containing chemicals reactive with the delignifying and/or bleaching chemical
DE60018208T2 (de) Bestimmung der kappa-nummer in chemischem zellstoff durch ramanspektroskopie
Faix Practical uses of FTIR spectroscopy in wood science and technology
DE102008039836B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Säuregehalts
DE2123497B2 (de) Verfahren zur herstellung von sulfatpulpen zur erzielung von pulpen mit einem vorherbestimmten mass an delignifizierung
US4889593A (en) Method of determining rapidly the concentration of the total sulphur dioxide and the lignosulphonate present in sulphite pulping process liquors
DE3901662A1 (de) Verfahren zur ueberwachung der aufloesung von lignin in alkalischem aufschluss
DE19613985C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften von Zellstoff und/oder zur Messung an Fasersuspensionen
US6946056B2 (en) Method for regulating the manufacturing of pulp by optically measuring the amount of hexenuronic acid
WO1998004905A1 (de) Verfahren und einrichtung zur bestimmung der extinktion einer lichtstrahlung beim durchdringen einer probe
DE3337833A1 (de) Verfahren zur schnellen bestimmung der konzentration von lignin, monosacchariden und organischen saeuren in prozessloesungen des sulfitaufschlusses
DE19927969A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prozeßführung und Prozeßoptimierung bei der Herstellung von Fasermatten und/oder Faserplatten
DE10121194A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung von chemischen Syntheseprozessen
EP1528148B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prozessführung bei der Zellstoffkochung
DE102019105668B4 (de) Verfahren und messgerät zum messen einer suspension
DE2537143C3 (de) Verfahren zur Regulierung der Zufuhr von Reaktionschemikalien bei der Delignifizierung und/oder Bleichung von Zellstoff
DE3927183A1 (de) Verfahren zur steuerung des alkalischen kochens von zellulosehaltigem material
EP0850333A2 (de) Verfahren und anordnung zur überwachung der zellstoffkochung
Bray Methods used at the Forest Products Laboratory for the chemical analysis of pulps and pulpwoods

Legal Events

Date Code Title Description
AG Has addition no.

Ref country code: DE

Ref document number: 3616051

Format of ref document f/p: P

8125 Change of the main classification

Ipc: D21C 7/12

8139 Disposal/non-payment of the annual fee