DE863295C - Verfahren zum Aufschluß von Pflanzenfaserstoffen mittels saurer Oxydationsmittel - Google Patents

Description

• Verfahren zum Aufschluß von Pflanzenfaserstoffen mittels saurer Oxydationsmittel Die Erfindung geht von d'em Verfahren zum Aufschluß' \-oii -I'llanzenfaserstoffen mittels saurer Oxydationsmittel aus und bezweckt eine -Vereinfachung des Verfahrens und eine Erhöhung der Ausbeute an hochwerti@cr Cellulose.
• Es ist bereits bekannt, Pflanzenfaserstbffe mit Aufschlußflüssigkeiten zu behandeln, die Chlorate im Gemisch mit Mineralsäuren, insbesondere Salzsäure, und -gegebenenfalls Metallkatalysatoren oder Oxalsäure enthalten. Die Anwesenheit von Metallkatalvsatoren erschwert die Wiederaufarbeitung der ligninhaltigen Abfallsäure, und bei Verwendung oxalsaurer ChloratKsungen besteht die Gefahr, daß: sich das Chlordioxyd anfangs schneller bildet, als es von dem Fasermaterial aufgenommen werden kann und daher gasförmig verlorengeht. Es ist fernerhin bekannt, P$anzenfaserstoffe mitoxydierenden Säuren, wie salpetrige Säure oder Salpetersäure, in starker Verdümnung zu behandeln, um sie für eine nachfolgende energische Behandlung mit alkalischen Erden reaktionsfähiger zu machen. Hierbei handelt es sich nur uin eine Vorbehandlung von Pflanzenfaserstoff vor dem eigentlichen, an sich üblichen alkalischen Aufschlußl Dhmgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung ein 'Verfahren zum AufsrhluS von Pflanzenfaserstoffen mittels saurer Oxydationsmittel und kennzeichnet sich durch die Verwendung einer Aufschlußflüssigkeit, die Salpetersäure und Salze der Halogensauerstoftsäuren. insbesondere Chlorate, enthält. Eine solche Reaktionsflüssigkeit hat ein außerordentlich hohes Aufschlußtverm-ögen, da sie mehrere aufschlußnvirksame Komponenten enthält. Diese bestehen nicht nur aus. der Salpetersäure und der frei werdenden Halogensauerstoff säure, z. B@.. Chlorsäure, sondern auch aus Chlor und Chloroxyden. Diese entstehen durch sekundäre Reaktion zwischen der Salpetersäure und der bei der Chlorsäurezersetzutrg sich bildenden Salzsäure. Die Aufschlußlösung bekötmilt also im Laufe der Faserbehandlung zusätzlich die Wirksamkeit von Königswasser. Da diese Reaktionen exotherm verlaufen,wird die Reaktionsfähigkeit der Aufschlußsllüssigkeit praktisch ohne äußere Wärmezufuhr gesteigert. Außerdem wird die Halogensauerstoffsäure besonders günstig ausgenutzt, da die hei dem Aufschluß. der Pflanzenfasern mittels aktiver Chlorverbindungen der. Pflanzenfasern zunächst entstellende Salzsäure durch die Nebenreaktion tnit der Salpetersäure immer wieder als aktives Chlor in den Pt-ozeß@ zurückgeführt wird. Das Verfahren nach der Erfindung ist somit den *bekannten, inslr:sotidere alkalischen Aufschluß@,erfahren wärmewirtschaftlich und materialmäßig weit überlegen.
• Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Eirfindung besteht darin, daß< die geivonnen.e Cellulose selbst bei Verwendung von z. B@ silicatreichen Ausgangsstoffen, wie Schilf od. dgl., sehr ascherein ist. Es ist anzunehmen, daß diese silicatbefreiende Wijrkung insbesondere auf die oben beschriebenen Sekundärreaktionen . der Salpetersäure zurückzuführen ist.
• Das Verfahren nach der Erfindung ist zur Aufarbeitung aller vorkommenden Pflanzenfaserroh.stoffe geeignet. E5 ist nicht nur für vieljährige Pflanzencellulose, wie Holz in- oder ausländischer Herkunft, sondern auch für .einjährige Pflanzen, wie Schilf,.. Mais usw., geeignet. Dlie Ausgangsstoffe werden vorzugsweise in getrocknetem Zustande verarbeitet, um eine Verdünnung der Reaktionsflüssigkeit zu vermeiden. Es ist aber auch m:c,glich, bei geeigneter Rezeptur die leichte Durchdringbarkeit von safthaltigem Fäsergut zur ' Bieschleunigung und Verbesserung des Aufschlusses auszunutzen.
• Um die Reaktion in möglichst kurzer Zeit durchzuführen, ist es vorteilhaft, eine Arbeitsflüssigkeit zu verwenden, die möglichst wenig Wasser enthält. Daher wird insbesondere die Salpetersäure in handelsüblicher konzentrierter Form verwendet.
• Bei der Verarbeitung von sperrigem Pflanzenfaserroliniaterial ist es unter Umständen zweckmäßig, die zur Bedeckung des Fasermaterials erforderliche Flüssigkeitsmenge ohne grundsätzliche Rezeptänderung dadurch zu erreichen, daß tnan der Aufschlußf iüssigkeit ein wasserfreies Verdünnungsmittel, beispielsweise einen gegen die übrigen Reaktionsteilnehmer unempfindlichen Chlorkohlenwasserstoff, hinzufügt.
• Es ist aller auch möglich. das Pflanzenfasertnaterial und die Reaktionsflüssigkeit in an sich bekannten Durchlaufapparaturen,- z. B. Diffus-euren, mitcitlander in Berührung zu bringen. Dabei kann es weiterhin vorteilhaft sein, die Stoffe im Gegenstrom zueinander zu bewegen. Hierdurch N-%-ird u. a. die Wiederaufarbeitung der Reaktionsflüssigkeit und die Verwertung der Reaktionsnebenprodukte, z. B. der Chlor-Lignin-Verbindungen, erleichtert.
• Die Zusammensetzung der Aufschlußflüssigkeit kann ebenfalls innerhalll weiter Grenzen geändert «erden, um sie an das jeweilige. Aufachlu'Ggut anzupassen. Unter Berücksichtigung der obeli.erwähnten Arbeitstheorie der Slalpetersäuresekundärreaktionen besteht eitle bevorzugte Ausführung der Erfindung darin, daß die Salpetersäure in erheblichem, z.13. fünffachem molekularem Überschuß zum Salz .der Halogensauerstoffsäuren angewendet wird.
• Als Salze von f1.alogensauerstoffsäuren werden aus wirtschaftlichen Gründen insbesondere Alkatichlorate, z. B. Kaliunichlorat, verwendet. Es ist aber auch elektrolytisc11 gewonnenes \'atriumchlorat verwendbar.
• Es ist auch inL'glicll, Salze von Brom- oder jodsauerstoffsaurem Salz zu verwenden; u111 beispiels-' weise bromierte oder jodierte Nebenprodukte zu erhalten: D'se in der Reaktionslösung sich ansammelnden Nebenprodukte «erden in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Extrahieren der insbesondere verdünnten Reaktionslösung mittels organischer Lösungsmittel, als wertvolle Nebenprodukte gewonnen.
• Beispiel r, . 1 Gewichtsteil Kiefernholzspäne und o,£, Gewichtsteile kristallinisches Kaliumchlorat werden mit 5 Gewichtsteilen handelsüblicher kotizentrier-- ter Salpetersäure übergossen und bei Zimmertemperatur durchgerührt..Die von der lZeaktilillslösung befeuchteten Späne werden nach kurzer Einwirkung weich, so daß sie in die Liitsunglii5eingedrückt werden können. Nach 5 bis ä Min. verstärkt sich die Reaktion; es treten zunächst hellere und dann bräunliche Dämpfe auf, wobei es nach Chlor und Stickoxyden riecht. Die Holzspäne, die sich zunächst etwas gebräunt hatten, zerfallen zusehends zu einem Brei. Das Reaktionsgemisch wird etwa 3a Min. lang zur Einwirkung gebracht, wobei die Reaktionstemperatur sich auf ungefähr 3o° C hält. -Nach dieser Zeit wird die Reaktionslösung zunächst tnit der gleichen Wassermenge verdünnt und dann dekantiert. Die abfiltrierte Cellulose wird in üblicher Weise mit verdünnter, d. Il. etwa 5prozentiger Natronlauge neutralisiert, gewaschen., mit üblicher Bleichlösung, z. B. Chlorkalklösung, behandelt, endgültig salzfrei gewaschen und getrocknet: Ausbeute: 0.;5 bis o,8 Gewichtsteile Cellulose mit 8-4°/o a-Celltllosegehalt.
• Beispiel z Ati -Stelle der im Beispiel 1 genannten Kiefernholzspäne wird lufttrockenes Schilfstroh mit den gleichen lZeaktionslnitteln behandelt. Der Aufsch luß verläuft in gleicher Weise. ist aber bereits in ilo Min. vollendet.
• Ausbeute: 0,73 Gewichtsteile Cellulose mit ebenfalls 8&.401o a-Cellulosegehalt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 14 Verfahren zum Aufschluß, von Pflanzenfaserstoffen mittels saurer Oxydationsmittel, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Aufsclilußflüssigkeit, die Salpetersäure und Salze der Halogensauerstoffsäuren, insbesondere Chlorate, enthält. z. Verfahren nach Anspruch i,, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Arbeitsflüssigkeit, die praktisch wasserfrei ist, z. B. handelsübliche konzentrierte Salpetersiä:ui-e enthält. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Aufschlußflüssigkeit. die ein wasserfreies Verdünnungsmittel, z. B. Chlorkohlemvasserstoffe, enthält. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung voll Gemischen, in denen die Salpetersäure in eiheblicliein, z. B. fünffachem molekularem überschuß zum Salz der Halogensauerstoffsäuren vorhanden ist. 5. Verfahren nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß' das Pflanzenfasermaterial und die Reaktionslösung in all sich bekannter Weise, z. Dl i» Diffuseuren, im Gegenstrom ztieiilan<lei- in Berührung gebracht werden.