EP1891266A1 - Verfahren zur behandlung unverwobener faserstoffe und vorrichtung zum bleichen - Google Patents

Verfahren zur behandlung unverwobener faserstoffe und vorrichtung zum bleichen

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EP1891266A1
EP1891266A1 EP06763710A EP06763710A EP1891266A1 EP 1891266 A1 EP1891266 A1 EP 1891266A1 EP 06763710 A EP06763710 A EP 06763710A EP 06763710 A EP06763710 A EP 06763710A EP 1891266 A1 EP1891266 A1 EP 1891266A1
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EP
European Patent Office
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suspension
plasma
electrode
pulp
bleaching
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Application number
EP06763710A
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English (en)
French (fr)
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EP1891266B1 (de
Inventor
Helmut Figalist
Werner Hartmann
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1891266A1 publication Critical patent/EP1891266A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1891266B1 publication Critical patent/EP1891266B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating

Definitions

  • the invention is in the field of industrial treatment of fibrous materials.
  • the invention relates to a device for bleaching unwound fibrous materials in a suspension, in particular as pulp or pulp, in or on a treatment volume given by boundary walls, wherein the suspension can be filled or flowed through in the treatment volume.
  • the invention relates to a method for treating unwoven fibers in a suspension, in particular as pulp or pulp, preferably for the operation of the bleaching apparatus according to the invention.
  • One goal in the treatment of unwoven pulps is the bleaching of the pulps.
  • the bleaching of pulp for example, it is, inter alia, a goal that tene in the pulp contained ⁇ lignin to remove or certain "colored" molecular groups ⁇ destroy.
  • This type of treatment leads preference as to a higher degree of whiteness of the pulp.
  • Today's bleaching processes are based on the chemical treatment of the fibrous material.
  • Typical bleaching chemicals are Chlorine, chlorine dioxide, sulphurous acids, extraction with caustic soda, oxygen, hydrogen peroxide and ozone.
  • ⁇ are conditions required by the method used.
  • Modern bleaching methods often use various bleaching stages in which various bleaching chemicals are used, each bleaching stage typi ⁇ cally from a mixing unit and a subsequent re ⁇ action exists storm.
  • the sometimes highly toxic (chlorine dioxide) or highly corrosive acids, alkalis or reagents must be transported in large quantities, stored and after the end of the process also worked up again or ent ⁇ worries.
  • Effectiveness of the bleaching process generally depends on the proper concentration of certain reagents in a fibrous suspension.
  • the effectiveness of the bleaching process depends very much on the concentration of a perhydroxide (HOO " ).
  • a reaction rate depends inter alia on a pH and a temperature of the suspension.
  • a typical value for the temperature is for example 6O 0 C to 7O 0 C and a typical value for a pH is about 10.5.
  • the pH is usually controlled by the addition of additional chemicals such as sodium hydroxide or sodium silicate. Some procedures be ⁇ use pressure and higher temperatures is a necessary residence time in, for example, a reaction tower to reduce.
  • a significant cost factor in a bleaching process depends to a large extent on the type and amount of chemicals used and their further treatment, such as separation or disposal.
  • the invention is based on the object, a tung Vorrich ⁇ and to provide a method available to the on set of chemicals in the bleaching of fibrous materials to reduce the non-interwoven.
  • the object is based on the aforementioned Vorrich ⁇ device according to the invention solved by one with a first Electrode connected high voltage pulse generator with which in the treatment volume and / or in the immediate vicinity of a plasma can be generated. Since the process of plasma generation in the bleaching apparatus is well controllable and has short reaction times, an easy-to-control, improved bleaching process is obtained in a bleaching apparatus.
  • the plasma is generated at a distance of ⁇ 20 cm, preferably ⁇ 10 cm, preferably ⁇ 5 cm, from the treatment volume.
  • the direct treatment of the fibers, preferably pulp fibers, with - preferably cold - plasma generated in the suspension certain radicals. These radicals result in bleaching chemical reactions.
  • the bleaching device for fibrous materials is suitable for the production of paper, paperboard or cardboard and / or the fibrous materials can be fed to such a production process as process material.
  • the treatment volume is suitable for filling or flowing through the suspension, preferably a starting material in paper, paperboard or paperboard production, in particular a pulp to be bleached or a pulp to be bleached.
  • Another preferred embodiment is that at least one second electrode for plasma generation is present.
  • the generated piasm ma or the generated gas discharge can be applied specifically to the suspension or in the suspension.
  • a further gradient of the bleaching result is achieved in that at least one of the electrodes is arranged in such a way that it comes into contact with the suspension when the suspension is filled in or flows through the treatment volume.
  • At least one of the electrodes is arranged such that the plasma is preferably largely generated before ⁇ in a near-surface volume below or above the surface of the filled suspension.
  • the electrodes are formed flat, wherein in particular the second electrode is at least partially submersed in the suspension and / or the first electrode is arranged parallel to the second electrode outside the suspension.
  • Such an arrangement preferably causes a hybrid discharge.
  • the electrodes are planar forms excluded, wherein the first electrode and the second Elect ⁇ rode are arranged parallel to one another in the region near the surface of the suspension.
  • An area ausgestaltetes electrode system the plasma advantageously is, applied at ⁇ play, in the vicinity of a bleaching tub. Flowing the suspension, preferably in the pierher ein Pa ⁇ , on a screen and is thus distributed area, as a bleaching device can be applied to a sheet-like electrode system with advantage.
  • a Begren ⁇ is Zung wall of the treatment volume prepared as an electrode.
  • the apparatus may be configured such that the treatment volume is taltet as a pipeline, in particular a connecting element for the transport of the suspensionavailables ⁇ .
  • a device for transporting the suspension can thus be advantageously used both as a transport device and as a bleaching device.
  • At least one electrode is designed as a plate.
  • the electrodes are arranged as at least two opposite, preferably parallel, plates.
  • At least one electrode is designed as a wire.
  • At least one electrode is staltet as a wire mesh, in particular as a wire mesh ⁇ out.
  • the bleaching apparatus may be prepared in such a way furthermore that at least one electrode as a grid, in particular ⁇ sondere as an array of up healthcarewinklig or obliquely intersecting rods and / or flat strips, is preferably configured in the form of a sieve.
  • the electrodes are at least two opposing, preferably parallel to each other, grid angeord ⁇ net.
  • the electrode arrangement can be used with advantage for a two-sided application of plasma to the suspension curtain.
  • At least one electrode has one or more tips. It is known to occur at the electrode tips with particularly high field strengths, which are used here in an advantageous manner for plasma formation nen Kings ⁇ .
  • an electrode is preferably at least designed as a tube from ⁇ .
  • a discharge opening of the bleaching apparatus expediently opens into the pipe.
  • the suspension in particular the fibers or pulps contained therein, can be bleached by means of the tube designed as an electrode.
  • the bleaching device has a means for injecting gas, in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with, for example, noble gas as the carrier gas, into the treatment volume. Due to this advantageous arrangement, preferably finely distributed air ⁇ be blown or oxygen or oxygen with a carrier gas such as argon, is flowed into the suspension.
  • gas in particular air or oxygen, preferably pure oxygen or oxygen with, for example, noble gas as the carrier gas
  • a carrier gas such as argon
  • the direct treatment of the suspension or of the dilution water, in particular pulp fibers, with "cold plasma” generates radicals in the suspension or in the dilution water, which cause bleaching chemical reactions in the suspension or in the fibers.
  • the suspension is suitable for the production of paper, cardboard or cardboard.
  • a preferably deposited suspension may be used as a moist or wet leaf.
  • the wet or wet sheet is treated with plasma.
  • high-voltage pulses having a duration of less than 10 ⁇ s are generated between electrodes to produce the plasma or the gas discharge.
  • RF radio frequency
  • the plasma or the gas discharge is applied, in particular during passage through or over a sieve ⁇ device before and / or during the sheet formation on the suspension. It is advantageous here that the plasma or the gas discharge is applied at different locations within a papermaking process.
  • the suspension is brought into contact with the plasma on both sides or treated by means of the gas discharge.
  • the plasma or the gas discharge is used for bleaching the suspension, the pulp or the pulp, in particular in a digester, in a bleaching container or in a conduit.
  • the suspension, the pulp or pulp is brought into contact with at least one electrode for generating the plasma or the gas discharge.
  • the plasma or the gas discharge is generated in the suspension.
  • the plasma immersion directly into the Suspen ⁇ to generate short high-voltage single pulses.
  • the method is applied to various types or states of suspensions.
  • the content of carrier liquid, special into ⁇ water is, in the suspension in the range between 40% and 99, 9%, preferably in the range between 80% and 98% and in particular in the range between 85% and 98%.
  • radicals are generated in the plasma or by means of the gas discharge, which act on the fibers. These radicals trigger bleaching chemical Reaktio ⁇ nen out, replaced by either bleaching chemicals or whose consumption can be greatly reduced.
  • suspensions in a paper, board or board production process in particular at different process stages, to use radicals of different types or compositions.
  • Possible process stages especially in a papermaking process, can be: cooking, painting, bleaching, sifting, pressing.
  • the suspension can be treated with plasma or a gas discharge.
  • screening which is the precursor to sheet formation in a papermaking process, the suspension is preferably treated with a different type of radical than used in cooking.
  • the suspension is Pier within a process stage in a patent or board manufacturing process, radical difference ⁇ Licher type or composition exposed, preferably temporally successively.
  • radical difference ⁇ Licher type or composition exposed, preferably temporally successively.
  • H 2 O 3 ozone
  • H 2 O 2 hydroxyl radicals
  • HO 2 hydroxyl radicals
  • HO 2 hydroxyl radicals
  • HO 2 hydroxyl radicals
  • the plasma or the gas discharge is applied in such a way that as radicals increased ozone (O 3 ) and / or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is formed.
  • the plasma or the gas discharge is preferably applied during sieving and / or in / in the areal distributed suspension or pulp or pulp or in the forming or formed, still unpressed sheet in such a way that as radicals increased hydroxyl radicals, HO 2 and / or HO 2 "is formed.
  • a generation rate of the radicals and / or the composition of the radicals generated be controlled by influencing an amplitude, a pulse duration and / or a pulse repetition rate of the high voltage pulses. Since the concentration of radicals is generated by an electrical process and thus very easily controllable in real time, such a method is very economical and can be readjusted within a very short time for different treatment results.
  • a concentration of the generated radicals is measured to control and regulate the rate of generation and / or the type of radicals generated.
  • a property of the suspension preferably a quality property, in particular its opacity, gloss, whiteness, fluorescence or color point
  • a feedback message is obtained which allows optimal control of the treatment process.
  • concentration or the property "online” is measured.
  • the repetition rate of the high-voltage pulses at kon ⁇ stant amplitude changed.
  • a further increase in the treatment result, in particular a bleaching result, is achieved by enriching the suspension, the pulp, or the pulp, preferably with oxygen, for bleaching in the plasma-exposed area.
  • a high-voltage pulse duration of less than 100 ns is used in the suspension, in the pulp or in the pulp, preferably for bleaching. Is at ⁇ game as the electrode system of a bleaching device com- pletely inside the suspension arranged, it is due to the high conductivity of the suspension very beneficial to work with small high-voltage pulse durations.
  • a high-voltage amplitude corresponding to at least twice the value, preferably at least three times the value, of a corona threshold voltage the electrodes are applied.
  • the plasma or the Koro ⁇ na-discharge can be a DC corona discharge is produced for the generation and the DC voltage corona discharge is superimposed on the high voltage pulses.
  • the superposition of the high voltage pulses on a DC voltage has the particular advantage that the high-energy high-voltage pulses can start from a very high energy level.
  • a pulse repetition rate between 10 Hz and 5 kHz ⁇ , in particular from the range of 10Hz to 1OkHz, is used.
  • high-voltage pulses having a duration of less than 3 microseconds, preferably less than 1 microseconds, preferably ⁇ less than 500 ns applied.
  • a DC voltage of such a height is used that a stable DC corona discharge is formed in the plasma only in conjunction with überla ⁇ siege high voltage pulses.
  • the DC voltage used is particularly advantageous under the voltage for stable operation without high-voltage pulse superimposition.
  • the total used ⁇ amplitude (DC voltage + pulse amplitude) lies above the static breakdown voltage of the electrode assembly.
  • the amplitude of the high ⁇ voltage pulses is between 10% and 1000% of the DC voltage used.
  • a further increase of a treatment outcome or egg ⁇ nes bleaching process is preferably achieved in that a gas flow is produced perpendicular to the electrode assembly.
  • Impurities formed in the suspension by organic dyes, biocatalytic substances and / or microorganisms and / or other biological material are reduced.
  • Impurities in the sense of the invention are, for example, dissolved organic substances which are undesirable in the suspension or generally in a water system of a bleaching apparatus or a papermaking plant.
  • a reaction of the impurities with chemical aids can lead to the formation of undesired deposits. These deposits can eventually lead to spots and holes in the paper at a papermaking facility.
  • Colored impurities are caused by the dyes used in today's printing process, for example, which are largely water-soluble.
  • a high water solubility of the dyes used, particularly when using waste paper as starting material, resulting in that not even be completely ⁇ can be batht in a flotation process, the dyes.
  • Especially water-soluble red dyes are responsible for that the water takes on a rötli ⁇ che tint which on the end product, preferably ⁇ as a paper, carries over.
  • a high desired whiteness for example in the production of white papers, can not be achieved with colored water. In particular, under conditions of restricted water cycles, an increased increase of the microorganisms contained in the water is generally observed.
  • the dissolved oxygen present in the water is rapidly consumed and this can lead to the formation of anerobic conditions in the water.
  • the microorganisms can then multiply rapidly and metabolic products of these microorganisms, for example, lead to strong odor in the form of hydrogen sulfide and / or organic acids or yeasts and bacteria.
  • metabolic products of the anerobic microorganisms corrosion of plant parts.
  • causes are in particular microorganisms which, inter alia, carbohydrate-splitting enzymes, such as the enzyme cellulase with which, which is decomposed in the papermaking process preferably cellulose as a fiber base and serves as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms.
  • carbohydrate-splitting enzymes such as the enzyme cellulase with which, which is decomposed in the papermaking process preferably cellulose as a fiber base and serves as a decomposed, short-chain carbohydrate as food for the microorganisms.
  • adhesive impurities are reduced.
  • dissolved and very finely divided "stickies" from the waste paper pass into the papermaking plant.
  • "Stickies” is a term for small Hotmelt- or adhesive Verunrei ⁇ ments, which later appear as a mistake in the paper or in cardboard as, for example, disturbing stains.
  • the water used for this purpose is heavily contaminated.
  • the stickies in a pulp or fiber suspension as an intermediate and in the general circulation water of a paper manufacturing plant tend to example nenbepositionen to Textilmaschi ⁇ such as felts and wires, as well as deposit on cylinders and rollers.
  • the dilution water is additionally treated with the plasma or the gas discharge before the dilution water is added to the suspension.
  • the dilution water is additionally treated with cold plasma or a gas discharge chemical reactions are triggered in the dilution water or in the fabric suspension formed with the dilution water, which already at an early stage, for example ⁇ in one of the bleaching device upstream stock preparation plant, the quality properties of the later significantly improve the suspension used.
  • the dilution water thus treated can be used in addition to the bleaching of the pulps also for reducing impurities.
  • FIG Air parallel plate or tube assembly with wire overlaid with pulsed high voltage
  • FIG 5 to FIG 10 electrode assemblies and electrode systems for generating corona discharges plate-plate, plate-wire plate, coaxial wire tube, tip plate, multi-tip plate, grid plate (tube), grid lattice arrangements,
  • FIG 11 is a hybrid discharge, wherein one electrode det completely above the medium on the sieve befin ⁇ , whereas the second electrode through the screen itself is formed,
  • FIG. 14 shows a pulsed corona discharge system with a coaxial wire tube, with embedded, finely distributed gas bubbles, so that finest gas beads are present in the discharge region and streamer formation takes place predominantly in the gas bubbles,
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a stock preparation plant with plasma reactors
  • FIG. 16 Plasma reactor for a dilution water.
  • the papermaking plant 1 shows a schematic representation of a complex Pa ⁇ pierher einsstrom 1, as used in present-day paper mills. Their construction and the combination of different aggregates are determined by the type of paper, cardboard and paperboard types to be produced as well as the raw materials used.
  • the papermaking plant 1 has a spatial extent of about 10 m in width and about 120 m in length. Per minute, the paper ⁇ produces manufacturing facility up to 1400 m of paper 27. It takes only we ⁇ nige seconds from the first impact of the suspension or of the pulp 39 on the sieving device 9 to the finished paper 27, which is ultimately wound up in a reel 15 °.
  • the Fa ⁇ hydro- 30 is applied together with excipients on the screening device 9 with the wire 10 degrees.
  • the fibers are like on the screen 10 side by side and on each other.
  • White water 23 can flow by means of several Saughunt Schemee 24 ⁇ or sucked. In this way, a uniform fiber composite is formed, which is further dewatered by mechanical pressure in a press device 11 and with the aid of steam heat. The entire papermaking process is essentially subdivided into the areas of substance preparation , paper machine, finishing and equipment.
  • Waste paper and, as a rule, pulp also reach the paper factory in dry form, while wood pulp is normally produced in the same factory and pumped into the material center 3 as a fiber / water mixture, ie a suspension of unvarnished pulp.
  • Waste paper and pulp 30 (see FIG. 2) are likewise dissolved with the addition of water in a fiber trough 35 (FIG. 2).
  • Non-paper components are ⁇ the discharged via different sorting aggregates (not shown here).
  • the mixture of different raw materials are also added here to improve paper quality and increase productivity.
  • the headbox 7 of the papermaking plant 1 distributes the pulp suspension uniformly over the entire sieve width.
  • the paper web 27 still contains about 80% water.
  • Another dewatering process is carried out by mechanical pressure in the press device 11.
  • the paper web 27 is guided by means of an absorbent endless felt cloth between rolls of steel, granite or hard rubber and thereby dehydrated.
  • the white water 23 taken up by the suction chamber region 24 is fed to a sorter 5 in part and returned to another part to a fabric scavenger 17.
  • To the press apparatus 11 joins ei ⁇ ne drying plant. 13
  • the remaining residual water is evaporated in the drying plant 13.
  • Slalom-like the paper web 27 passes through several steam-heated drying cylinders. In the end, the paper 27 has a residual moisture of a few percent.
  • the water vapor produced in the drying plant 13 is sucked off and fed into a heat recovery unit (not shown).
  • a first electrode arranged to the initial region of the screening device 43 of the screening device 9, and a two ⁇ th electrode 44 through the screening apparatus.
  • the electrodes 43 and 44 are arranged such that the surface-distributed fiber suspension 39 extends between them.
  • Fiber suspension 39 can be generated, the electrodes 43 and 44 are connected to a high voltage pulse generator 46.
  • a high-voltage pulse generator 46 With the aid of this high-voltage pulse generator 46, a large-volume plasma with a large cross section and with high power density is produced between the electrodes 43 and 44.
  • a plasma density is homogeneously distributed over the treatment area which is covered by the electrodes 43 and 44.
  • this large-volume plasma with high power density is produced by superimposing intensive, short-lasting high-voltage pulses having a high pulse repetition rate of 1 kHz on a DC corona discharge. With this operation, an externa ⁇ tremely homogeneous, large-volume plasma with a high performance generated without the plasma constrictions known in DC corona discharges.
  • oxygen with argon as the carrier gas in the treatmen ⁇ lung space between the electrodes 43 and 44 are introduced by means of a gas distributor 81st
  • a gas distributor 81st oxygen with argon as the carrier gas in the treatmen ⁇ lung space between the electrodes 43 and 44
  • hydroxyl radicals are particularly aggressive and oxidizing, thereby a bleaching effect is achieved at the only a few seconds in the treatment area between the electrodes 43 and 44 lingering fiber suspension.
  • an electrode system 47, 48 in the press device 11 generates a large-area plasma for the treatment of the paper web 27.
  • the first electrode 47 in the press device 11 is designed as a half-round grid electrode. Through the semicircular Ausges ⁇ taltung the electrode 47 can follow the course of the paper web on a transport roller 12th
  • the second electrode 48 in the press device 11 is designed as a plate electrode made ⁇ and arranged so that the transport roller can be passed between the electrodes 12 and 47 48th
  • the plasma treatment area is optionally also flowed via the gas distributor 81 with the gas line 80 with an oxygen-argon mixture here.
  • the pressing process compresses the paper structure, a strength increases and a surface quality is decisively influenced.
  • the molecular structure of the paper surface is further changed ⁇ changed.
  • the strength of the paper 27 is increased and improved printability.
  • a streamer is a special form of a linearly moving plasma cloud or a developing discharge channel that forms due to the excited high external field strength. An assembly of such streamer takes place within less than 10 ns and merges very quickly into a thermal breakdown channel.
  • Previous arrangements of the electrode systems, with the paper web 27 between the electrodes used for streamer discharge is particularly advantageous, as the paper 27 thereby acts in part as a dielectric barrier, thereby suppressing the transition from the streamer puncture.
  • a raw material 30, in particular pulp is conveyed via a conveyor belt 33 in a Fa ⁇ sertrog 35th In the fiber trough 35, the raw material 30 is mixed with water and pumped via a pipeline 36 into a bleaching trough 37.
  • a first electrode 43 'and second electrode 44' are each designed as a circular planar Git ⁇ terelektrode.
  • the first electrode 43 ' is arranged in the gas space ⁇ of the filled into the bleaching trough 37 pulp fiber suspension 39.
  • the second electrode 44 ' is in ⁇ Neren the bleaching tray 37 is arranged and is thus completeness, ⁇ dig covered by the pulp fiber suspension. 39 Between the two electrodes 43 'and 44', a large-area cold plasma is generated by means of the high-voltage pulse generator 46.
  • the radicals OH “ , HOO " , O, O 3 are preferably produced in the suspension 39. These radicals trigger a bleaching chemical reaction.
  • the high-voltage pulse tension ⁇ generator 46 is operated such that it high voltage pulses with a duration of 1 s between the Elect ⁇ roden 43 'and 44' generated.
  • One for the production of radica- len and ozone in the pulp fiber suspension necessary DC voltage is approximately at some 10 kV to 100 kV.
  • the high voltage pulses are superimposed on the DC voltage to form a total amplitude of a few 10 kV to over 100 kV.
  • the radicals are generated in situ.
  • large total amounts of radicals can be introduced into the suspension 39.
  • the radicals are generated in a finely dispersed manner in the suspension, so that the hitherto necessary expense for mixing chemicals with the suspension can also be reduced.
  • an oxygen-argon mixture which has been treated in a gas distributor 81, is introduced into the bleaching trough 37 via a gas line 80.
  • FIG 3 shows a third embodiment of a Thomasdar ⁇ position of a bleaching vessel.
  • a high voltage electrode 50 is arranged in the middle of the bleaching vessel.
  • Therelyman ⁇ th of the bleaching vessel is as a counter electrode directed 51 Herge ⁇ .
  • Herge ⁇ In the bleaching vessel is a Zellstofffa ⁇ ser suspension 39.
  • a streamer 53 is shown between the electrodes 50 and 51.
  • 59 radicals are produced by streamers in that high-energy electrons with Wassermole ⁇ cules or collide suspension molecules and these dissociate or excite. Upon dissociation, radicals 59 are released immediately, while UV light is produced upon excitation by a subsequent radiant transition. This generated UV light in turn reacts with water molecules and dissociates them.
  • the bleaching vessel shown in FIG. 3 can also be used as a device for the passage of the suspension 39.
  • the device is notadedstal ⁇ as a bleaching vessel tet, but as a kind of tubular reactor, ie without a bottom. With this tube reactor, a passage of the suspension can be carried out with simultaneous plasma generation.
  • these radicals 59 and oxidants 57 directly attack the high-molecular-weight dyes and destroy them to such an extent that the color effect of the molecules is eliminated.
  • Microorganisms which release, for example, carbohydrate-cleaved enzymes, such as the cellulase enzyme, which decompose the cellulose present in the suspension 39 as a fiber base and serve as the decomposed, short-chain carbohydrate for the microorganisms, are also inhibited or completely destroyed.
  • the microorganisms are killed, minimizing cellulase production.
  • concurrent degradation of a catalase can build 2 ⁇ 2 concentration in addition to the radicals, a H. This in turn contributes to the direct cellulase degradation as well as to the sterilization of the microorganisms produced by the cellulase.
  • FIG 4 the voltage profile of the high-tension voltage pulses ⁇ used is shown.
  • the abscissa shows the time in ms and the ordinate the voltage in kV.
  • the units are chosen arbitrarily.
  • a level of about 100 kV DC voltage coincides with the abscissa shown.
  • the illustrated pulse voltage is thus superimposed on the DC voltage.
  • the result is a total amplitude of about 500 kV.
  • the pulses 66 and 67 have a pulse width 62 of less than 1 ⁇ s, wherein the individual pulses 66, 67 have a high rising edge with a rise time 64 and a less steeply sloping edge.
  • the pulse repetition time ⁇ 63 is typically between 10 microseconds and 100 milliseconds.
  • the individual pulses 66, 67 such total ⁇ amplitude that more than the predetermined DC voltage, a predetermined energy density is achieved.
  • the pulse rise time 64 is usually short compared to the pulse drop time. By such a kind of pulses, it is ⁇ sufficient that electrical breakdowns that would lead to spatial and temporal disturbances in the homogeneous plasma density distribution can be avoided.
  • Figures 5 to 10 show further examples of Elektrodensys ⁇ systems for generating corona discharges, preferably in aqueous media, especially for alternative use in the aforementioned embodiments.
  • a plate-plate assembly of a first plate 70a as an electrode and a second plate 70b as an electrode Darge ⁇ provides.
  • the first plate 70a and the second plate 70b are arranged parallel to each other.
  • the first plate 70a forms the high voltage electrode and is connected to the high voltage pulse generator 46 via a high voltage cable.
  • the second plate 70b forms the counter electrode and is connected as ge ⁇ grounded electrode with the high voltage pulse generator 46 in connection.
  • FIG. 70 A corresponding arrangement with specially flat plate electrodes is shown in FIG. Again there are two solid plate electrodes 70a and 70c at a fixed distance with a high voltage electrode 71 in the middle.
  • the high-voltage tion electrode 71 designed as a solid wire and connected to the high voltage output of the high voltage pulse generator 46.
  • the grounded plates 70a, 70c are also in communication with the high voltage pulse generator.
  • FIG. 7 shows a wire-tube arrangement as an electrode system.
  • a cylindrical electrode 72 projects centrally a high ⁇ voltage electrode 71 inside.
  • As the high voltage electrode 71 ⁇ is implemented as a solid wire and connected to the high voltage pulse generator 46 in FIG. 6
  • the cylindrical electrode 72 which is preferably configured as a braid Drahtge ⁇ is grounded and is connected to the high voltage pulse generator 46 in ⁇ compound.
  • FIG. 8 shows a tip-plate arrangement as Elektrodensys ⁇ tem.
  • the example three peaks 73 are connected via a high ⁇ voltage line to the high voltage pulse generator 46.
  • the tips 73 are arranged at right angles to a grounded plate electrode 74.
  • the spacing of the Spitzenelekt- roden 73 to the plate electrode 74 is adjustable and can thus be adapted for different process conditions ⁇ the.
  • FIG. 9 shows an electrode system arrangement comprising 3 plates 70a, 70d and 70e.
  • the first plate 70a which is connected as a high-voltage electrode to the high-voltage pulse generator 46, is arranged centrally between two solid plates 70d and 70e.
  • the plates 70a and 70b are connected via ei ⁇ nen plate connector 70f. Since the plate 70d as a grounded counter electrode is in communication with the high voltage pulse generator 46, the plate 70e above the plate connector 70f also functions as a grounded counter electrode.
  • FIG. 10 shows an electrode system as a grid-grid Anord ⁇ tion.
  • a first grid 75a and a second grid 75b are parallel to one another here.
  • the first Git ⁇ ter 75a here forms the high voltage electrode and is the high voltage pulse generator 46 connected.
  • the second grid 75b forms the grounded counter electrode and communicates with the high voltage pulse generator 46.
  • a hybrid discharge wherein one electrode is fully 75a ⁇ constantly outside a to be bleached pulp 39, and a second electrode 76b fully or partially in the pulp 39 is submerged, is produced with the arrangement in Fig. 11
  • the electrode 76a is designed as a grid electrode and is connected to the high-voltage pulse generator 46.
  • the grounded counter-electrode 76b is also designed as a grid electrode.
  • a first charge cloud 68a is formed.
  • chemically active substances can enter the suspension 39 and eliminate unwanted addition to the bleaching effect contaminants.
  • the charge clouds 68a, 68b, 68c release in the suspension 39 radicals, such as O, OH, HOO, but above all strong oxidants such as ozone and / or H 2 O 2 .
  • these chemically active substances destroy microorganisms such as bacteria and yeasts with high efficiency.
  • a Bleichbot ⁇ tich is shown with a vessel wall 77 in a plan view as another embodiment.
  • a plate or grid arrangement with curved surfaces for adaptation to the vessel walls or use of the vessel walls is used as the electrode.
  • a multiple wire electrode 79 is designed as a concentric electric de, following the course of the vessel wall 77 and is connected to the high voltage pulse generator 46 in connection. It faces two counterelectrodes: on the one hand the vessel wall 77 and on the other hand a plate electrode 78.
  • the high voltage electrode 79 is arranged without contact between the vessel wall 77 and the plate electrode 78.
  • the vessel ⁇ wall 77 and the plate electrode 78 are electrically conductively connected to one another and thus form the earthed counter-electrodes, which are associated with the high voltage pulse generator 46 in connection.
  • a high voltage electrode 50 includes a plurality of electrically connected mitein ⁇ other rod electrodes and is arranged in the near-surface gas space 39 of the pulp such that their rods extend pa rallel ⁇ to the surface.
  • a grounded counter electrode 51 is designed as a solid plate and arranged in distributed over the entire surface equidistant distances to the high voltage electrode 50.
  • 39 charge clouds develop at the boundary layer between air and suspension, as indicated for example by the charge clouds 68d and 68e.
  • the charge clouds also ensure penetration of the chemically active substances into the suspension 39.
  • the suspension 39 is guided in this case in an upwardly open suspension channel 37a.
  • the wall of the slurries ⁇ onskanals 37a is also connected to the counter electrode 51 ver ⁇ .
  • FIG 14 shows a final embodiment, a ge ⁇ pulstes corona discharge system in an aqueous solution of the pulp o- 39.
  • the electrode system is formed similar to the FIG 3 as a coaxial wire tube electrode system.
  • the high voltage electrode 50 is disposed coaxially with the counter electrode 51 forming the vessel wall.
  • very fine gas pearls are introduced into the discharge via a gas line 80 by means of a gas distributor 81.
  • FIG 15 is a schematic illustration of a treatment plant Stoffaufbe ⁇ Ia.
  • a dissolver 90 fibrous materials are suspended in an aqueous binder at the beginning of the stock preparation process.
  • the dissolution apparatus 90 is connected to a chemical addition device 91 via a piping system. Further, the piping between the dissolver 90 and the chemical addition device 91 is connected to a first dilution water inlet 26a.
  • the chemical addition device 91 is connected to a first purification stage 92 via a pipe system.
  • the first cleaning stage 92 is further connected to a flotation stage 93 via a pipe system. Between the first purification stage 92 and the flotation stage 93, a second dilution water inlet 26b is arranged.
  • a second treatment stage 94 closes, connected by a piping system ⁇ , the flotation stage 93 at.
  • the suspension or pulp likewise passes via a pipeline system into a thickening device 95.
  • the thickening device 95 is connected to a bleaching container 96 via a pipeline system.
  • the bleaching container 96 From the bleaching container 96, the suspension or pulp 39 is pumped into a chest 97. From the tub 97, the treatable ⁇ th fibrous materials or the pulp 39 in a further machining process are available.
  • the chemical addition device 5 may add various chemical adjuvants, including bleaches to supplement ei ⁇ nes plasma-generated bleaching effect.
  • dilution water 26 is added at locations 26a and 26b.
  • material resolution of fibrous materials in the dissolution apparatus 3 is preferably carried out with a consistency of up to 17%. Thereafter, the suspension of fibrous materials for the subsequent chemical addition device 91 and the first purification stage 92 with the dilution water 26 at the dilution water inlet 26a is diluted to about 5.8 to 6%.
  • the dilution water 26 is treated at the first dilution water inlet 19a by means of a first plasma reactor 23a with a cold plasma or a gas discharge.
  • a first plasma reactor 23a By treating the dilution water 26 before the actual dilution point at which the dilution water 26 is mixed with the suspension in the pipeline system, certain radicals are generated in the dilution water 26 (OH “ , HOO " , 0, O 3 ).
  • These radicals which come into the stock suspension by the thinners ⁇ planning water 26 already solved at the beginning of the stock preparation process bleaching chemi ⁇ cal reactions in the stock suspension from. They can also mask or eliminate sticky impurities in the fibers.
  • These bleaching chemical reactions or radicals act directly on the fibrous materials and thus provide the desired bleaching result.
  • the pulp suspension between the first cleaning stage 92 and the flotation stage 93 through a second dilution water inlet 26b to about 1 to 1.3% ⁇ ver. Also at the point 26b, the dilution water 26 is treated via a second plasma ⁇ reactor 23b prior to mixing with the suspension with a cold plasma or a gas discharge.
  • the plasma reactors 98a and 98b are preferably arranged in the immediate vicinity of the respective feed points of the dilution water 26, in particular at a distance that the remaining length of tubing to the feed point preferably a few meters, preferably around 50 cm, insbesonde ⁇ re only a few cm, is.
  • the fabric 39 is ⁇ suspension having a consistency of about 1% in a one dickungsvorraum 13 thickened.
  • a further treatment with a kneading disperger, for the reduction of, for example, residual color particles, can optionally be used at this point.
  • FIG. 16 shows, in a first exemplary embodiment, one of the two plasma reactors 98a and 98b known from FIG. 15 in a sectional illustration.
  • the plasma reactor 23 is prepared such that an unimpeded flow of the thinners is ⁇ allows water drying 26th
  • the dilution water flows or falls 26 - is by an intermediate space, which pass through two spaced-apart electrodes 43 "and 44" ge ⁇ - as a free water jet in the direction of flow S, preferably.
  • the first electrode 43 is connected via a high tension ⁇ voltage line with a high voltage pulse generator 46 in combination.
  • a corona discharge or a gas discharge between the two electrodes 43" and 44 is also the second electrode 44 via a

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bleichvorrichtung (38) und ein Verfahren zum Bleichen unverwobener Faserstoffe in einer Suspension, insbesondere als Pulpe oder Faserbrei, in einem oder an einem durch Begrenzungswände gegebenen Behandlungsvolumen, wobei in/durch das Behandlungsvolumen die Suspension einfüllbar oder durchfliessbar ist, mit mindestens einer ersten Elektrode (43'). Durch einen mit der ersten Elektrode (43') verbundenen Hochspannungsimpulsgenerator (46), mit welchem im Behandlungsvolumen und oder in dessen unmittelbarer Umgebung 15 ein Plasma erzeugbar ist, wird eine bleichende Wirkung hervorgerufen. Der Einsatz von Chemikalien beim Bleichen von Faserstoffen wird durch die Erfindung weiter vermindert

Description

Beschreibung
Verfahren zur Behandlung unverwobener Faserstoffe und Vorrichtung zum Bleichen
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der industriellen Behandlung von faserigen Materialien.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bleichen unverwo- bener Faserstoffe in einer Suspension, insbesondere als Pulpe oder Faserbrei, in einem oder an einem durch Begrenzungswände gegebenen Behandlungsvolumen, wobei in / durch das Behandlungsvolumen die Suspension einfüllbar oder durchfließbar ist .
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung unverwobener Faserstoffe in einer Suspension, insbesondere als Pulpe oder Faserbrei, vorzugsweise zum Betrieb der Bleichvorrichtung nach der Erfindung.
Aus S. Ihara, T, Miichi, S. Satoh und C. Yamabe, "Ozone gene- ration by a discharge in bubbled water", Digest of Technical Papers 12th IEEE International Pulsed Power Conference, 1999, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasserreinigung bekannt.
Aus WO2004/101891 Al ist ein Verfahren zur Oberflächenbehand¬ lung von Papier oder verbundenen Fasern mit Plasma bekannt.
Ein Ziel bei der Behandlung unverwobener Faserstoffe ist das Bleichen der Faserstoffe. Beim Bleichen von beispielsweise Zellstoff ist es u.a. ein Ziel, das in dem Zellstoff enthal¬ tene Lignin zu entfernen oder bestimmte „farbige" Molekül¬ gruppen zu zerstören. Diese Art der Behandlung führt vorzugs- weise zu einem höheren Weißegrad des Zellstoffs.
Heutige Bleichverfahren beruhen auf der chemischen Behandlung des fasrigen Materials. Typische Bleichchemikalien sind Chlor, Chlordioxyd, schweflige Säuren, Extraktion mit Natronlauge, Sauerstoff, Wasserstoffperoxyd und Ozon. Abhängig von der verwendeten Methode sind alkalische oder saure Umgebungs¬ bedingungen gefordert. Moderne Bleichverfahren nutzen häufig verschiedenen Bleichstufen, in denen verschiedene Bleichchemikalien zum Einsatz kommen, wobei jede Bleichstufe typi¬ scherweise aus einer Mischeinheit und einem nachfolgenden Re¬ aktionsturm besteht. Bei diesen Verfahren müssen die zum Teil hochgiftigen (Chlordioxyd) oder stark ätzenden Säuren, Laugen oder Reagenzien in großer Menge transportiert, gelagert und nach Ablauf des Prozesses auch wieder aufgearbeitet bzw. ent¬ sorgt werden.
Eine Effektivität des Bleichprozesses hängt im Allgemeinen von der richtigen Konzentration gewisser Reagenzien in einer faserigen Suspension ab. Bei einer Peroxydbleiche hängt die Effektivität des Bleichprozesses ganz entscheidend von der Konzentration eines Perhydroxid (HOO") ab.
Eine Reaktionsrate hängt unter anderem von einem pH-Wert und einer Temperatur der Suspension ab. Ein typischer Wert für die Temperatur ist z.B. 6O0C bis 7O0C und ein typischer Wert für einen pH-Wert liegt bei ca. 10,5. Der pH-Wert wird in der Regel über die Zugabe zusätzlicher Chemikalien wie Natrium- hydroxid oder Natriumsilikat gesteuert. Einige Verfahren be¬ nutzen Druck und höhere Temperaturen um eine notwendige Verweilzeit in beispielsweise einem Reaktionsturm zu reduzieren. Ein wesentlicher Kostenfaktor bei einem Bleichverfahren hängt zu einem großen Teil von der Art und der Menge der eingesetz- ten Chemikalien sowie deren Weiterbehandlung, wie einer Abtrennung oder einer Entsorgung, ab.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrich¬ tung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um den Ein- satz von Chemikalien beim Bleichen von unverwobenen Faserstoffen zu vermindern.
Die Aufgabe wird bezogen auf die eingangs genannte Vorrich¬ tung gemäß der Erfindung gelöst durch einen mit einer ersten Elektrode verbundenen Hochspannungsimpulsgenerator, mit welchem im Behandlungsvolumen und/oder in dessen unmittelbarer Umgebung ein Plasma erzeugbar ist. Da der Prozess der Plasmaerzeugung in der Bleichvorrichtung gut steuerbar ist und kurze Reaktionszeiten besitzt, erhält man ein einfach zu regelndes, verbessertes Bleichverfahren in einer Bleichvorrichtung .
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Plasma in einem Abstand von < 20 cm, vorzugsweise < 10 cm, vorzugsweise < 5 cm, vom Behandlungsvolumen erzeugt. Durch die direkte Behandlung der Faserstoffe, vorzugsweise Zellstofffasern, mit - vorzugsweise kaltem - Plasma werden in der Suspension bestimmte Radikale erzeugt. Diese Radikale haben bleichende chemische Reaktionen zur Folge.
Mit zusätzlichem Vorteil ist die Bleichvorrichtung für Faserstoffe für die Herstellung von Papier, Pappe oder Karton geeignet und/oder die Faserstoffe sind einem solchen Herstel- lungsprozess als Prozessgut zuführbar.
Zweckmäßig ist ferner, dass das Behandlungsvolumen zum Einfüllen bzw. Durchfließen der Suspension, vorzugsweise eines Ausgangsmaterials bei der Papier-, Pappe- bzw. Kartonherstel- lung, insbesondere einer zu bleichenden Pulpe oder eines zu bleichenden Faserbreis, geeignet ist. Durch ein Einfüllen bzw. Durchfließen der Suspension durch das Behandlungsvolumen lässt sich der Bleichprozess bereits während einer automati¬ sierten Einfüllphase der Suspension starten. Auch die Zeit des DurchfHeßens bzw. WeiterfHeßens zu einem nächsten Pro¬ zessschritt kann für den Bleichprozess genutzt und somit eine effektive Bleichzeit stark herabgesetzt werden.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist, dass mindestens eine zweite Elektrode zur Plasmaerzeugung vorhanden ist.
Durch das gezielte Vorsehen einer zweiten Elektrode an für den Bleichprozess vorteilhaften Orten kann das erzeugte Pias- ma bzw. die erzeugte Gasentladung gezielt auf die Suspension oder in der Suspension appliziert werden.
Eine weitere Steigung des Bleichergebnisses wird dadurch er- zielt, dass wenigstens eine der Elektroden derart angeordnet ist, dass sie bei in das Behandlungsvolumen eingefüllter oder darin durchfließender Suspension mit der Suspension in Berührung kommt .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine der Elektroden derart angeordnet, dass das Plasma, vor¬ zugsweise größtenteils, in einem oberflächennahen Volumen unter oder über der Oberfläche der eingefüllten Suspension erzeugt wird. Durch eine - vorzugsweise gepulste - Entladung im oberflächennahen Gasbereich der Suspension, insbesondere Pulpe, zwischen einem Elektrodensystem können in der Gasentladung erzeugte Radikale durch Diffusion gut in die Suspension gelangen .
Mit weiterem Vorteil sind die Elektroden flächig ausgebildet, wobei insbesondere die zweite Elektrode zumindest teilweise in der Suspension eintauchbar ist und/oder die erste Elektrode parallel zur zweiten Elektrode außerhalb der Suspension angeordnet ist. Das bereits erwähnte Diffundieren von bei- spielsweise Radikalen in die Suspension geschieht auf diese
Weise noch effizienter. Durch eine solche Anordnung wird vorzugsweise eine hybride Entladung hervorgerufen.
Zweckmäßig ist außerdem, dass die Elektroden flächig ausge- bildet sind, wobei die erste Elektrode und die zweite Elekt¬ rode parallel zueinander im oberflächennahen Bereich der Suspension angeordnet sind. Durch ein flächig ausgestaltetes Elektrodensystem wird das Plasma auf vorteilhafte Weise, bei¬ spielsweise im oberflächennahen Bereich eines Bleichbottichs, appliziert. Fließt die Suspension, vorzugsweise bei der Pa¬ pierherstellung, auf ein Sieb und ist somit flächig verteilt, so kann eine Bleichvorrichtung mit einem flächig ausgestalteten Elektrodensystem mit Vorteil angewendet werden. Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist eine Begren¬ zungswand des Behandlungsvolumens als Elektrode hergerichtet. Durch diese Art der Vorrichtung kann das Plasma bzw. die Gas- entladung auch auf die gesamte Oberfläche, welche die Suspen¬ sion in dem Behandlungsvolumen bildet, appliziert werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung derart ausgestaltet sein, dass das Behandlungsvolumen als eine Rohrleitung, insbesondere als Verbindungselement, für den Transport der Suspension ausges¬ taltet ist. Eine Einrichtung zum Transport der Suspension kann somit auf vorteilhafte Weise sowohl als Transport- als auch als Bleichvorrichtung genutzt werden.
Bei einer vorrichtungsgemäßen Ausgestaltung des Elektrodensystems ist vorzugsweise mindestens eine Elektrode als Platte ausgestaltet .
Insbesondere sind die Elektroden als mindestens zwei gegenü- berstehende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Platten angeordnet .
Nach einer weiteren Ausgestaltungsform der Bleichvorrichtung ist mindestens eine Elektrode als Draht ausgestaltet.
Weiterhin ist zweckmäßig, dass mindestens eine Elektrode als ein Drahtgeflecht, insbesondere als ein Drahtgitter ausge¬ staltet ist.
Weiterhin kann die Bleichvorrichtung derart hergerichtet sein, dass mindestens eine Elektrode als ein Gitter, insbe¬ sondere als eine Anordnung von sich rechtswinklig oder schräg kreuzenden Rundstäben und / oder Flachleisten, vorzugsweise in Form eines Siebes, ausgestaltet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Gitter angeord¬ net. Bei einer fließenden Suspension, insbesondere ein herabfallender Vorhang aus Suspension, kann die Elektrodenanordnung mit Vorteil für ein beidseitiges Applizieren von Plasma auf den Suspensions-Vorhang genutzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Bleichvorrichtung weist vorzugsweise mindestens eine Elektrode eine oder mehrere Spitzen auf. Es ist bekannt, dass an Elektroden mit Spitzen besonders hohe Feldstärken auftreten, welche hier auf vorteilhafte Weise zur Plasmabildung genutzt werden kön¬ nen .
In einer anderen Ausgestaltungsvariante der Bleichvorrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Elektrode als ein Rohr aus¬ gestaltet. Beispielsweise mündet eine Ablassöffnung der Bleichvorrichtung zweckmäßiger Weise in das Rohr. Während des DurchfHeßens oder des Abfließens der Suspension durch das Rohr kann mittels der als Rohr ausgestalteten Elektrode die Suspension, insbesondere die darin enthaltenen Faser- oder Zellstoffe, gebleicht werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungsmerkmale der Bleichvorrich¬ tung, insbesondere der Elektrodenanordnungen der Bleichvor- richtung, sind durch die Patentansprüche 20 - 22 wiedergege¬ ben .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weißt die Bleichvorrichtung ein Mittel zum Injizieren von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugsweise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispielsweise Edelgas als Trägergas, in das Behandlungsvolumen auf. Durch diese vorteilhafte Anordnung werden, vorzugsweise fein verteilte Luft¬ blasen oder Sauerstoff oder Sauerstoff mit einem Trägergas wie z.B. Argon, in die Suspension eingeströmt. Mittels des Mittels zum Injizieren von Gas sind im Entladungsbereich feinste „Gasperlen" vorhanden. Mit Hilfe dieser „Gasperlen" können auf besonders vorteilhafte Art und Weise Radikale er- zeugt werden, welche sich schnell und gut verteilt in der Suspension lösen.
Nach der verfahrensseitigen Lösung der eingangs genannten Aufgabe ist durch die Erfindung vorgesehen, dass die Suspension oder ein ihr zuzugebendes Verdünnungswasser mit, vorzugsweise nicht-thermischem, großflächigem Plasma unter mindestens Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zur Suspension bzw. zum Verdünnungswasser erzeugt oder in der Suspension bzw. im Verdünnungswasser oder in unmittelbarer Umgebung der Suspension bzw. des Verdünnungswassers eine Gasentladung insbesondere eine Koronaentla¬ dung unter mindestens Atmosphärendruck erzeugt wird. Durch die direkte Behandlung der Suspension bzw. des Verdünnungs- wassers, insbesondere Zellstofffasern, mit „kaltem Plasma" werden in der Suspension bzw. im Verdünnungswasser Radikale erzeugt. Diese Radikale lösen bleichende chemische Reaktionen in der Suspension bzw. in den Faserstoffen aus.
Vorteilhafterweise wird das Plasma in einem Abstand von < 20 cm, vorzugsweise < 10 cm, vorzugsweise < 5 cm, von der Sus¬ pension erzeugt. Um ein gutes Bleichergebnis zu erzielen ist es von Vorteil, das Plasma in der unmittelbaren Umgebung der Suspension zu erzeugen.
Mit besonderem Vorteil, insbesondere in der Papierindustrie, ist die Suspension für die Herstellung von Papier, Pappe oder Karton geeignet.
Eine, vorzugsweise abgelagerte, Suspension kann als ein feuchtes oder nasses Blatt verwendet werden. Mit Vorteil wird das feuchte oder nasse Blatt mit Plasma behandelt.
Auf besonders vorteilhafte Weise werden zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von weniger als 10 μs erzeugt. Die Verwendung von derartig kurzen Hochspannungs-Einzelim- pulsen hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wogegen die Verwendung von Radiofrequenz- (RF) oder Mikrowellenimpulsen oder von Hochspannungseinzelimpulsen mit mehr als 10 μs Dauer weit weniger effizient ist.
Vorzugsweise wird das Plasma bzw. die Gasentladung vor und/oder während der Blattbildung an die Suspension appliziert, insbesondere beim Durchlauf durch oder über eine Sieb¬ vorrichtung. Von Vorteil ist es hierbei, dass das Plasma bzw. die Gasentladung an unterschiedlichen Orten innerhalb eines Papierherstellungsprozesses angewendet wird.
Um eine möglichst hohe Behandlungseffizienz, vorzugsweise beim Bleichen, zu erreichen, ist es von Vorteil, dass die Suspension beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. mittels der Gasentladung behandelt wird.
Vorteilhafterweise wird das Plasma bzw. die Gasentladung zum Bleichen der Suspension, der Pulpe oder des Faserbreis, insbesondere in einem Kocher, in einem Bleichbehältnis oder in einer Leitung, verwendet.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass die Suspension, die Pulpe oder Faserbrei, mit zumindest einer Elektrode zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung in Kontakt ge- bracht wird.
Vorzugsweise wird das Plasma bzw. die Gasentladung in der Suspension erzeugt. Um eine mögliche Streamerentladung mit einer effizienten Radikalenerzeugung in der Suspension einzu- leiten, ist es von Vorteil, das Plasma direkt in der Suspen¬ sion mit kurzen Hochspannungseinzelimpulsen zu erzeugen. Bei Verwendung langer Impulse wird der größte Anteil der Impuls¬ energie in Wärme umgewandelt . Der Grund liegt in der hohen Leitfähigkeit der u.a. mit einer Vielzahl von Chemikalien versetzten Suspension, so dass bei Verwendung langer Impulse der größte Anteil der Impulsenergie ungenutzt bleibt. Zweckmäßigerweise wird das Verfahren auf verschiedene Arten bzw. Zustände von Suspensionen angewendet. Bei einer bevorzugten Anwendung liegt der Gehalt an Trägerflüssigkeit, ins¬ besondere Wasser, in der Suspension im Bereich zwischen 40 % und 99, 9 %, vorzugsweise im Bereich zwischen 80 % und 98 % und insbesondere im Bereich zwischen 85 % und 98 %.
Auf vorteilhafte Art und Weise werden im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale erzeugt, die auf die Faserstoffe einwirken. Diese Radikale lösen bleichende chemische Reaktio¬ nen aus, durch die entweder Bleichchemikalien ersetzt oder deren Verbrauch stark reduziert werden können.
Besonders bevorzugt und zweckmäßig ist es, dass für verschie- dene Zustände von Suspensionen in einem Papier-, Karton- oder Pappe-Herstellungsprozess insbesondere an unterschiedlichen Prozessstufen, Radikale unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung verwendet werden. Mögliche Prozessstufen, insbesondere in einem Papierherstellungsprozess, können sein: Kochen, Malen, Bleichen, Sieben, Pressen. Mit Vorteil kann bereits beim Kochen der Ausgangsmaterialien die Suspension mit Plasma bzw. einer Gasentladung behandelt werden. Auch beim Sieben, welches bei einem Papierherstellungsprozess die Vorstufe zur Blattbildung darstellt, wird die Suspension vorzugsweise mit einer anderen Art von Radikalen, als sie beim Kochen eingesetzt wurden, behandelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Suspension innerhalb einer Prozessstufe in einem Pa- pier- oder Karton-Herstellungsprozess Radikalen unterschied¬ licher Art oder Zusammensetzung ausgesetzt, vorzugsweise zeitlich nacheinander folgend. Mit Vorteil wird so ein opti¬ males Behandlungsergebnis Schritt für Schritt erzielt.
Vorzugsweise werden als Radikale Ozon (O3) , Wasserstoffper¬ oxyd (H2O2), Hydroxyl-Radikale (OH), HO2 und oder HO2 " er¬ zeugt. Beim Einsatz von H2O2 als OH-Radikal-Quelle sind zu¬ sätzlich auch nicht radikalische Reaktionswege möglich. Dabei bilden sich vorzugsweise Addukte von Nucleophilen und H2O2, die stärkere Oxidationsmittel als das Wasserstoffperoxyd selbst darstellen.
Auf vorteilhafte Weise wird beim Bleichen in der Suspension oder in der Pulpe oder in dem Faserbrei das Plasma oder die Gasentladung derart appliziert, dass als Radikale vermehrt Ozon (O3) und oder Wasserstoffperoxyd (H2O2) gebildet wird.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird vorzugsweise beim Sieben und/oder in/im flächig verteilter/n Suspension oder Pulpe oder Faserbrei oder im sich bildenden oder gebildeten, noch ungepressten Blatt das Plasma oder die Gasentladung derart appliziert, dass als Radikale vermehrt Hydroxyl-Radikale, HO2 und/oder HO2 " gebildet wird.
Zweckmäßig ist, dass eine Erzeugungsrate der Radikale und/oder die Zusammensetzung der erzeugten Radikale durch Beeinflussung einer Amplitude, einer Impulsdauer und/oder einer Impulswiederholrate der Hochspannungsimpulse gesteuert wird. Da die Konzentration der Radikale durch einen elektrischen Prozess erzeugt und damit in Echtzeit sehr gut steuerbar ist, ist ein solches Verfahren sehr wirtschaftlich und kann innerhalb kürzester Zeit für unterschiedliche Behandlungsergeb- nisse nachgeregelt werden.
Zweckmäßig ist ferner, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate und/oder der Art der erzeugten Radikale eine Konzentration der erzeugten Radikale gemessen wird.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass zur Steuerung und Regelung der Erzeugungsrate oder der Zusammensetzung der erzeugten Radikale eine Eigenschaft der Suspension, vorzugsweise eine Qualitätseigenschaft, insbesondere dessen Opazität, Glanz, Weiße, Fluoreszenz oder Farbpunkt, gemessen wird. Anhand der Messung der Qualitätseigenschaften erhält man eine Rückmeldung, welche es gestattet den Behandlungsprozess optimal zu steuern . Im Hinblick auf eine eingesetzte Automatisierungslösung für das Verfahren ist es von besonderem Vorteil, dass die Konzentration bzw. die Eigenschaft „online" gemessen wird.
Um die Erzeugungsrate der Radikale zu regeln oder zu steuern wird vorzugsweise die Amplitude der Hochspannungsimpulse bei konstanter Wiederholrate verändert.
Des Weiteren wird vorzugsweise zur Beeinflussung der Erzeu¬ gungsrate die Wiederholrate der Hochspannungsimpulse bei kon¬ stanter Amplitude verändert.
Eine weitere Steigerung des Behandlungsergebnisses, insbeson- dere eines Bleichergebnisses, wird dadurch erreicht, dass die Suspension, die Pulpe, oder der Faserbrei, vorzugsweise zum Bleichen im plasmabeaufschlagten Bereich mit Sauerstoff angereichert wird.
Vorteilhaft im Hinblick auf ein Behandlungsergebnis ist es ferner, dass in der Suspension, in der Pulpe oder in dem Faserbrei, vorzugsweise zum Bleichen, eine Hochspannungs- Impulsdauer von weniger als 100 ns verwendet wird. Ist bei¬ spielsweise das Elektrodensystem einer Bleichvorrichtung kom- plett im Inneren der Suspension angeordnet, ist es aufgrund der hohen Leitfähigkeit der Suspension sehr vorteilhaft mit kleinen Hochspannungs-Impulsdauern zu arbeiten.
Weiterhin ist es für ein gutes Behandlungsergebnis zweckmä- ßig, dass flächig verteilte/r Suspension, Pulpe oder Faserbrei oder sich bildendes oder gebildetes, noch ungepresstes Blatt, insbesondere beim Sieben, im plasmabeaufschlagten Bereich von einer mit Wasserdampf angereicherten Atmosphäre umgeben wird.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass an flächig verteilter/m Suspension, Pulpe oder Faserbrei oder sich bildendem oder gebildeten, noch ungepresstem Blatt, insbesondere beim Sieben, eine Hochspannungs-Impulsdauer von 100 ns bis 1 μs verwendet wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass bei flächig verteilter/m Suspension, Pulpe oder Faserbrei oder sich bildendem oder gebildeten noch ungepressten Blatt, insbesondere beim Sieben, eine Hochspannungs-Amplitude entsprechend mindestens dem zweifachen Wert, vorzugsweise mindestens dem dreifachen Wert, einer Korona-Einsatzspannung an die Elektroden angelegt wird.
Vorzugsweise werden zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Koro¬ na-Entladung eine Gleichspannungs-Korona-Entladung erzeugt und der Gleichspannungs-Korona-Entladung die Hochspannungsimpulse überlagert. Die Überlagerung der Hochspannungsimpulse auf eine Gleichspannung hat den besonderen Vorteil, dass die energiereichen Hochspannungsimpulse bereits von einem sehr hohen Energieniveau starten können.
Je nach Lebensdauer oder Art oder Zusammensetzung der erzeug- ten Radikale ist es auch noch zweckmäßig, dass eine Impuls¬ wiederholrate zwischen 10Hz und 5kHz, insbesondere aus dem Bereich von 10Hz bis 1OkHz, verwendet wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, falls die Leistungseinkopplung elektrischer Energie in das Plasma vorwiegend über die Rege¬ lung von Amplitude, Impulsdauer und Impulswiederholrate der überlagerten Hochspannungsimpulse gesteuert wird.
Vorzugsweise für Suspensionen mit extrem hoher Leitfähigkeit ist es zweckmäßig, dass Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von weniger als 3 μs, vorzugsweise von weniger als 1 μs, vor¬ zugsweise von weniger als 500 ns, angewendet werden.
Zweckmäßig ist auch, dass ein homogenes, großvolumiges Plasma mit hoher Leistungsdichte erzeugt wird, ohne dass es zu Plas¬ maeinschnürungen oder Durchschlägen kommt. Durch die Erzeugung eines „stabilen" Plasmas kann die Erzeugungsrate hoch und konstant gehalten werden; kommt es hingegen zu Plasmaein- schnürungen oder Durchschlägen so sinkt die Erzeugungsrate wieder .
Bevorzugt ist ferner, dass eine DC-Spannung von solcher Höhe eingesetzt wird, dass im Plasma nur in Verbindung mit überla¬ gerten Hochspannungsimpulsen eine stabile DC-Korona-Entladung gebildet wird.
Mit besonderem Vorteil liegt dabei die eingesetzte DC-Span- nung unter der Spannung für einen stabilen Betrieb ohne Hoch- spannungs-Impulsüberlagerung .
Des Weiteren ist es zweckmäßig, dass die eingesetzte Gesamt¬ amplitude (DC-Spannung + Impulsamplitude) über der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung liegt.
Zweckmäßig ist es, dass vorzugsweise für eine hohe Leistungs¬ einkopplung die einsetzte Gesamtamplitude dem zwei- bis fünf¬ fachen der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanord- nung entspricht.
Für die Anwendung der vorzugsweise eingesetzten DC-Spannung ist es von weiterem Vorteil, falls die Amplitude der Hoch¬ spannungsimpulse zwischen 10 % und 1000 % der eingesetzten DC-Spannung beträgt.
Eine weitere Steigerung eines Behandlungsergebnisses oder ei¬ nes Bleichprozesses wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Gasströmung senkrecht zu der Elektrodenanordnung erzeugt wird.
Alternativ ist es möglich, dass eine Gasströmung parallel zu der Elektrodenanordnung erzeugt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden durch organische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikroorganismen und/oder sonstiges biologisches Material gebildete Verunreinigungen in der Suspension redu- ziert. Unter Verunreinigungen im Sinne der Erfindung sind beispielsweise gelöste organische Substanzen zu verstehen, welche in der Suspension oder allgemein in einem Wassersystem einer Bleichvorrichtung oder einer Papierherstellungsanlage unerwünscht sind. Solche und weitere Verunreinigungen verur¬ sachen oft eine Verschlechterung der Entwässerung, die zu einer ungünstigen Blattbildung und einer geringeren Optizität führen. Des Weiteren kann es z.B. durch eine Reaktion der Verunreinigungen mit chemischen Hilfsmitteln zu einer Bildung von unerwünschten Ablagerungen kommen. Diese Ablagerungen können letztendlich bei einer Papierherstellungsanlage zu Flecken und Löchern im Papier führen. Farbliche Verunreinigungen werden durch die beispielsweise bei heutigen Druckverfahren eingesetzten Farbstoffe hervorgerufen, welche zum größten Teil wasserlöslich sind. Eine hohe Wasserlöslichkeit der eingesetzten Farbstoffe, insbesondere beim Einsatz von Altpapier als Ausgangsmaterial, führt dazu, dass selbst in einem Flotationsprozess die Farbstoffe nicht vollständig be¬ seitigt werden können. Insbesondere sind wasserlösliche rote Farbstoffe dafür verantwortlich, dass das Wasser eine rötli¬ che Tönung annimmt, welche sich auf das Endprodukt, vorzugs¬ weise ein Papier, überträgt. Ein hoher anzustrebender Weißgrad, beispielsweise bei der Herstellung von weißen Papieren, kann bei gefärbtem Wasser nicht erreicht werden. Insbesondere unter Bedingungen eingeengter Wasserkreisläufe ist in der Regel eine verstärkte Vermehrung der im Wasser enthaltenen Mikroorganismen zu beobachten. Beispielsweise wird der im Wasser vorhandene gelöste Sauerstoff schnell verbraucht und dadurch kann es zur Entstehung von aneroben Bedingungen im Wasser kommen. Die Mikroorganismen können sich dann schnell vermehren und Stoffwechselprodukte dieser Mikroorganismen können beispielsweise zu starken Geruchsbelastungen in Form von Schwefelwasserstoff und/oder organischen Säuren oder Hefen und Bakterien führen. Darüber hinaus tritt in manchen Fällen, durch die Wirkung der oben genannten Stoffwechselprodukte der aneroben Mikroorganismen, Korrosion an Anlagenteilen auf. Ursache sind insbesondere Mikroorganismen, welche unter anderem kohlenhydratspaltende Enzyme, wie z.B. das Enzym Cellulase abgeben, mit dem, die im vorzugsweise Papierherstellungspro- zess befindliches Cellulose als Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient. Zur Definition von biologischem Material siehe Regel 23b, Absatz 3. EPÜ. Unter einer biokata- lytischen Substanz ist, beispielsweise eine chemische Wech¬ selwirkung zwischen einem Eiweiß und anderen Teilchen (Molekülen, Ionen, Protonen, Elektronen) , in deren Verlauf sich die Beschaffenheit dieser Teilchen ändert, zu verstehen. Die erzeugten Radikale wirken sich günstig auf die Reduzierung der Verunreinigungen aus und es kann die Zugabe von Komplementärfarbstoffen oder Bioziden eingeschränkt oder verhindert werden .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung werden klebende Verunreinigungen reduziert. Bei einem Recyclingvorgang von beispielsweise Altpapier als Ausgangsstoff gelangen aus dem Altpapier gelöste und feinst zerteilte "Stickies" in die Papierherstellungsanlage. "Stickies" ist eine Bezeichnung für kleine Hotmelt- oder Klebstoff-Verunrei¬ nigungen, die später als Fehler im Papier oder in Pappe als beispielsweise störende Flecken auftreten. Insbesondere bei einer Altpapieraufbereitung wird das hierzu verwendete Wasser stark verunreinigt. Die klebenden Verunreinigungen in einem Faserstoff oder einer Faser-Suspension als Zwischenprodukt und in den allgemeinen Kreislaufwässern einer Papierherstellungsanlage neigen dazu, sich beispielsweise an Papiermaschi¬ nenbespannungen, wie Filzen und Sieben, sowie an Zylindern und Walzen abzulagern. Zusätzlich führen sie im letztendlich produzierten Papier zu Fehlstellen, die beispielsweise in der Weiterverarbeitung zu Störungen führen können oder deren Gebrauchswert einschränken. Diese klebenden Verunreinigungen stellen mittlerweile eines der größten Probleme bei der Wie¬ derverwertung von Altpapier dar. Während sogenannte Makro- Stickis mit Hilfe mechanischer Trennverfahren weitestgehend abgetrennt werden können, lassen sich sogenannte Mikro- Stickis nur sehr schwer aus der Suspension oder allgemein aus einem Wasserkreislauf entfernen. Mikro-Stickis sind so klein, dass sie auch ein Schlitzsieb mit ca. 100 μm Schlitzweite passieren können. Durch eine Behandlung der Suspension, also auch der klebenden Verunreinigungen, wird eine Oberfläche der klebenden Verunreinigungen derart verändert, dass sie ihre klebenden Eigenschaften vermindern oder gänzlich verlieren. Dadurch wird mit Vorteil vermieden, dass die Verunreinigungen sich weiterhin an beispielsweise Bespannungen, Filzen, Walzen und in einer Trockenpartie ablagern.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungsform der Erfindung wird das Verdünnungswasser zusätzlich mit dem Plasma o- der der Gasentladung behandelt, bevor das Verdünnungswasser der Suspension zugegeben wird. Durch die Behandlung des Verdünnungswassers mit kaltem Plasma oder einer Gasentladung werden im Verdünnungswasser bzw. in der sich mit dem Verdünnungswasser gebildeten StoffSuspension chemische Reaktionen ausgelöst, welche bereits in einem frühen Stadium, beispiels¬ weise in einer der Bleichvorrichtung Vorgelagerten Stoffaufbereitungsanlage, die Qualitätseigenschaften der später zu verwendeten Suspension deutlich verbessern. Das so behandelte Verdünnungswasser kann neben dem Bleichen der Faserstoffe auch zum Reduzieren von Verunreinigungen verwendet werden.
Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbei- spiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Verdeutlichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt, und gewisse Merkmale sind nur schema¬ tisiert dargestellt. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigt die
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Papierherstel¬ lungsanlage mit einer Siebvorrichtung, einer Pressenvorrichtung und einer Veredelungs- und/oder Trockenan- läge,
FIG 2 eine Bleichvorrichtung nach der Erfindung, FIG 3 eine Darstellung (Schnitt) einer Anordnung zur Erzeugung von Radikalen in Koronaplasmen in Pulpe oder Luft: Parallelplatten- oder Rohranordnung mit Draht, dem eine gepulste Hochspannung überlagert wird,
FIG 4 eine Prinzipdarstellung von Impulsen zur Erzeugung von
Radikalen in Koronaentladungen in Luft oder wässrigen Medien bei Einsatz kurzer (typisch < 1 μs) Hochspannungsimpulse mit hoher Impulswiederholrate,
FIG 5 bis FIG 10 Elektrodenanordnungen und Elektrodensysteme zur Erzeugung von Koronaentladungen: Platte-Platte-, Platte-Draht-Platte-, koaxiale Draht-Rohr-, Spitze- Platte-, Mehrfachspitzen-Platte-, Gitter-Platte (Rohr) -, Gitter-Gitter-Anordnungen,
FIG 11 eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode vollständig oberhalb des Mediums auf dem Sieb befin¬ det, wogegen die zweite Elektrode durch das Sieb selbst gebildet wird,
FIG 12 eine Platten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten
Oberflächen zur Anpassung an Gefäßwände bzw. Nutzung derselben als Elektrode, konzentrische Elektroden in Rohrform zur Nutzung der vorhandenen Verrohrung oder Türme für die Pulpe als Reaktorgefäß,
FIG 13 eine gepulste Entladung im oberflächennahen Gasraum über Stoffauflauf auf dem Sieb mit Vielfachdraht- Platte-Anordnung, und
FIG 14 ein gepulstes Koronaentladungssystem mit koaxialem Draht-Rohr, mit eingeperlten, feinstverteilten Gasblasen, so dass im Entladungsbereich feinste Gasperlen vorhanden sind und eine Streamerbildung vorwiegend in den Gasblasen abläuft,
FIG 15 eine schematische Darstellung einer Stoffaufberei- tungsanlage mit Plasmareaktoren,
FIG 16 Plasmareaktor für ein Verdünnungswasser.
FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer komplexen Pa¬ pierherstellungsanlage 1, wie sie in heutigen Papierfabriken eingesetzt wird. Deren Konstruktion und die Kombination unterschiedlicher Aggregate werden von der Art der zu erzeugenden Papier-, Karton- und Pappesorten sowie der eingesetzten Rohstoffe bestimmt. Die Papierherstellungsanlage 1 hat eine räumliche Ausdehnung von ungefähr 10 m in der Breite und ungefähr 120 m in der Länge. Pro Minute produziert die Papier¬ herstellungsanlage bis zu 1400 m Papier 27. Es dauert nur we¬ nige Sekunden vom ersten Auftreffen der Suspension oder der Pulpe 39 auf die Siebvorrichtung 9 bis zum fertigen Papier 27, welches letztendlich in einer Aufrollung 15 aufgerollt wird. Im Verhältnis 1:100 mit Wasser verdünnt, werden die Fa¬ serstoffe 30 (siehe FIG 2) zusammen mit Hilfsstoffen auf die Siebvorrichtung 9 mit dem Sieb 10 aufgebracht. Die Fasern Ia- gern sich auf dem Sieb 10 neben- und aufeinander ab. Das
Siebwasser 23 kann mittels mehrerer Saugkammerbereiche 24 ab¬ fließen oder abgesaugt werden. Auf diese Weise entsteht ein gleichmäßiger Faserverbund, der durch mechanischen Druck in einer Pressenvorrichtung 11 und mit Hilfe von Dampfwärme wei- ter entwässert wird. Der gesamte Papierherstellungsprozess unterteilt sich dabei im Wesentlichen in die Bereiche Stoff¬ aufbereitung, Papiermaschine, Veredelung und Ausrüstung.
Altpapier und in der Regel auch Zellstoff erreichen die Pa- pierfabrik in trockener Form, während Holzstoff normalerweise im gleichen Werk erzeugt und als Faser-/Wasser-Mischung, also einer Suspension aus unverwobenen Faserstoffen, in die Stoffzentrale 3 gepumpt werden. Altpapier und Zellstoff 30 (siehe FIG 2) werden ebenfalls unter Zugabe von Wasser in einem Fa- sertrog 35 (FIG 2) aufgelöst. Papierfremde Bestandteile wer¬ den über verschiedene Sortieraggregate ausgeschleust (hier nicht dargestellt) . In der Stoffzentrale 3 erfolgt je nach gewünschter Papiersorte die Mischung der verschiedenen Rohstoffe. Hier werden auch Füll- und Hilfsstoffe zugegeben, die der Verbesserung der Papierqualität und der Erhöhung der Produktivität dienen.
Der Stoffauflauf 7 der Papierherstellungsanlage 1 verteilt die Faserstoff-Suspension gleichmäßig über die gesamte Sieb- breite. Am Ende der Siebvorrichtung 9 enthält die Papierbahn 27 noch immer ca. 80 % Wasser. Ein weiterer Entwässerungsprozess erfolgt durch mechanischen Druck in der Pressenvorrichtung 11. Dabei wird die Papierbahn 27 mittels eines saugfähigen endlosen Filztuches zwischen Walzen aus Stahl, Granit oder Hartgummi hindurchgeführt und dadurch entwässert. Das durch den Saugkammerbereich 24 aufgenommene Siebwasser 23 wird zu einem Teil zu einem Sortierer 5 zugeführt und zu einem anderen Teil zu einem Stofffänger 17 zurückgeführt. An die Pressenvorrichtung 11 schließt sich ei¬ ne Trocknungsanlage 13 an. Das verbleibende Restwasser wird in der Trocknungsanlage 13 verdampft. Slalomartig durchläuft die Papierbahn 27 mehrere dampfbeheizte Trockenzylinder. Am Ende hat das Papier 27 eine Restfeuchte von wenigen Prozent. Der in der Trocknungsanlage 13 entstandene Wasserdampf wird abgesaugt und in eine nicht dargestellte Wärmerückgewinnungs- anläge geführt.
Für eine Behandlung der Fasersuspension 39 nach der Erfindung sind bei einem ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem Stoff¬ auflauf 7 und dem Anfangsbereich der Siebvorrichtung 9 eine erste Elektrode 43 unter der Siebvorrichtung 9 und eine zwei¬ te Elektrode 44 über der Siebvorrichtung 9 angeordnet. Die Elektroden 43 und 44 sind derart angeordnet, dass die flächig verteilte Faser-Suspension 39 zwischen ihnen verläuft. Damit zur Behandlung der Faser-Suspension 39 ein großflächiges Plasma unter Atmosphärendruck in unmittelbarer Nähe zu der
Faser-Suspension 39 erzeugt werden kann, sind die Elektroden 43 und 44 mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Mit Hilfe dieses Hochspannungsimpulsgenerators 46 wird zwischen den Elektroden 43 und 44 ein großvolumiges Plasma mit einem großen Querschnitt und mit hoher Leistungsdichte hergestellt. Hierbei ist eine Plasmadichte homogen über den Behandlungsbereich, welcher durch die Elektroden 43 und 44 abgedeckt wird, verteilt. Erfindungsgemäß wird dieses großvo- lumige Plasma mit hoher Leistungsdichte dadurch erzeugt, dass einer DC-Korona-Entladung intensive, kurz andauernde Hochspannungsimpulse mit einer hohen Impulswiederholrate von 1 kHz überlagert werden. Bei dieser Betriebsweise wird ein äu¬ ßerst homogenes, großvolumiges Plasma mit einer hohen Leis- tungsdichte erzeugt, ohne dass es zu den bei DC-Korona-Ent- ladungen bekannten Plasmaeinschnürungen kommt.
Um die Behandlungswirkung, welche das kalte großflächige Plasma auf die Faser-Suspension ausübt, zu unterstützen, wird gegebenenfalls mittels eines Gasverteilers 81 über eine Gas¬ leitung 80 Sauerstoff mit Argon als Trägergas in den Behand¬ lungsraum zwischen die Elektroden 43 und 44 eingeleitet. Mit Hilfe des Sauerstoff-Argon-Gemisches werden besonders vor- teilhaft Hydroxyl-Radikale erzeugt. Hydroxyl-Radikale sind als besonders aggressiv und oxidierend, dadurch wird an der nur wenige Sekunden im Behandlungsbereich zwischen den Elektroden 43 und 44 verweilenden Faser-Suspension eine bleichende Wirkung erzielt.
Analog zu dem zuvor beschriebenen wird mit einem Elektrodensystem 47, 48 in der Pressenvorrichtung 11 ein großflächiges Plasma zur Behandlung der Papierbahn 27 erzeugt. Die erste Elektrode 47 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine halb- runde Gitterelektrode ausgeführt. Durch die halbrunde Ausges¬ taltung der Elektrode 47 kann sie dem Papierbahnverlauf über einer Transportrolle 12 folgen. Die zweite Elektrode 48 in der Pressenvorrichtung 11 ist als eine Plattenelektrode aus¬ gestaltet und derart angeordnet, dass die Transportrolle 12 zwischen den Elektroden 47 und 48 geführt werden kann. Um auch hier die Radikalbildung im Plasma anzuregen, wird gegebenenfalls auch hier der Plasmabehandlungsbereich über den Gasverteiler 81 mit der Gasleitung 80 mit einem Sauerstoff- Argon-Gemisch angeströmt.
Der Pressvorgang verdichtet das Papiergefüge, eine Festigkeit erhöht sich und eine Oberflächengüte wird entscheidend beein- flusst. Durch die Behandlung des gepressten Papiers mit kal¬ tem Plasma, insbesondere mit den erzeugten Radikalen, wird die molekulare Struktur der Papieroberfläche weiter verän¬ dert. Die Festigkeit des Papiers 27 wird erhöht und eine Be- druckbarkeit verbessert. Mit den vorbenannten Elektrodenanordnungen 43 und 44 sowie 47 und 48 ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich die Papierbahn 27 zwischen Streamer-Entladungen zu führen. Ein Streamer ist eine spezielle Form einer sich linear fort- bewegenden Plasmawolke oder ein in der Entwicklung befindlicher Entladungskanal, der sich aufgrund der angeregten hohen externen Feldstärke ausbildet. Ein Aufbau solcher Streamer findet innerhalb weniger 10 ns statt und geht sehr schnell in einen thermischen Durchschlagskanal über. Vorbenannte Anord- nungen der Elektrodensysteme, wobei sich die Papierbahn 27 zwischen den zur Streamer-Entladung benutzten Elektroden befindet, ist besonders vorteilhaft, da das Papier 27 dadurch teilweise als eine dielektrische Barriere fungiert, wodurch sich der Übergang vom Streamerdurchschlag unterdrücken lässt.
FIG 2 zeigt mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eine erfin¬ dungsgemäße Bleichvorrichtung 38. Ein Rohstoff 30, insbesondere Zellstoff, wird über ein Transportband 33 in einen Fa¬ sertrog 35 befördert. Im Fasertrog 35 wird der Rohstoff 30 mit Wasser versetzt und über eine Rohrleitung 36 in einen Bleichtrog 37 gepumpt. Eine erste Elektrode 43' und eine zweite Elektrode 44' sind jeweils als eine kreisflächige Git¬ terelektrode ausgeführt. Die erste Elektrode 43' ist im Gas¬ raum der in den Bleichtrog 37 eingefüllten Zellstofffaser- Suspension 39 angeordnet. Die zweite Elektrode 44' ist im In¬ neren des Bleichtroges 37 angeordnet und wird damit vollstän¬ dig von der Zellstofffaser-Suspension 39 bedeckt. Zwischen den beiden Elektroden 43' und 44' wird mittels des Hochspannungsimpulsgenerators 46 ein großflächiges kaltes Plasma er- zeugt.
Durch eine direkte Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 mit dem kalten Plasma werden in der Suspension 39 vorzugsweise die Radikale OH", HOO", 0, O3 erzeugt. Diese Radikale lösen eine bleichende chemische Reaktion aus. Der Hochspan¬ nungsimpulsgenerator 46 wird derart betrieben, dass er Hochspannungsimpulse mit einer Dauer von 1 μs zwischen den Elekt¬ roden 43' und 44' erzeugt. Eine für die Erzeugung von Radika- len und Ozon in der Zellstofffaser-Suspension notwendige DC- Spannung liegt bei ca. bei einigen 10 kV bis 100 kV. Die Hochspannungsimpulse werden der DC-Spannung überlagert und bilden so eine Gesamtamplitude von einigen 10 kV bis über 100 kV. Durch die Behandlung der Zellstofffaser-Suspension 39 mit einer kalten elektrischen Entladung, also dem Plasma, werden die Radikale in-situ erzeugt. So können große Gesamtmengen von Radikalen in die Suspension 39 eingebracht werden. Die Radikale werden zudem feinst verteilt in der Suspension er- zeugt, so dass auch der bisherige nötige Aufwand zur Mischung von Chemikalien mit der Suspension reduziert werden kann.
Für eine weitere Steigerung des Bleichprozesses wird in den Bleichtrog 37 über eine Gasleitung 80 ein Sauerstoff-Argon- Gemisch, welches in einem Gasverteiler 81 aufbereitet wurde, eingeleitet .
FIG 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine Schnittdar¬ stellung eines Bleichgefäßes. In der Mitte des Bleichgefäßes ist eine Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Der Außenman¬ tel des Bleichgefäßes ist als eine Gegenelektrode 51 herge¬ richtet. In dem Bleichgefäß befindet sich eine Zellstofffa¬ ser-Suspension 39. Zwischen den Elektroden 50 und 51 ist ein Streamer 53 dargestellt. Radikale 59 werden in Streamern da- durch erzeugt, dass energiereiche Elektronen mit Wassermole¬ külen oder Suspensionsmolekülen zusammenstoßen und diese dadurch dissoziieren oder anregen. Bei der Dissoziation werden unmittelbar Radikale 59 freigesetzt, während bei der Anregung durch einen anschließenden strahlenden Übergang UV-Licht er- zeugt wird. Dieses erzeugte UV-Licht reagiert wiederum mit Wassermolekülen und dissoziiert diese.
Das in FIG 3 dargestellte Bleichgefäß kann auch als eine Vor¬ richtung zur Durchleitung der Suspension 39 genutzt werden. Hierzu ist die Vorrichtung nicht als Bleichgefäß ausgestal¬ tet, sondern als eine Art Rohrreaktor, also ohne einen Boden. Mit diesem Rohrreaktor kann ein Durchleiten der Suspension bei gleichzeitiger Plasmaerzeugung erfolgen. Im Hinblick auf farbliche Verunreinigungen greifen diese Radikale 59 und Oxidantien 57 direkt die hochmolekularen Farbstoffe an und zerstören diese soweit, dass die Farbwirkung der Moleküle beseitigt wird.
Bezüglich mikrobiologischer Verunreinigungen werden diese durch das UV-Licht, die Radikale 59 und Oxidantien 57 ange¬ griffen und zerstört. Durch das gleichzeitige Einwirken meh- rerer solcher biozider Komponenten wird ein Synergieeffekt erzielt, der zu einer besonders effektiven Entkeimung der Suspension 39 führt. Insbesondere führt das auch zu Beginn des Vorgangs anliegende hohe elektrische Feld zu einer weite¬ ren Synergiesteigerung durch eine Vorschädigung der biologi- sehen Zellen durch Elektroporation der Zellwände, welche dann besonders leicht angreifbar sind durch die nachfolgend er¬ zeugten chemisch aktiven Wirkstoffe, insbesondere die Radika-
Mikroorganismen, welche beispielsweise kohlenhydratspaltene Enzyme wie das Enzym Cellulase abgeben, mit dem die in der Suspension 39 befindliche Cellulose als ein Fasergrundstoff zersetzt wird und als zersetztes, kurzkettiges Kohlenhydrat als Nahrung für die Mikroorganismen dient, werden ebenfalls gehemmt oder gänzlich zerstört. Die Mikroorganismen werden abgetötet und so die Cellulase-Erzeugung minimiert. Durch ei¬ nen gleichzeitig stattfindenden Abbau einer Catalase kann sich neben den Radikalen auch eine H2θ2-Konzentration aufbauen. Diese trägt wiederum zum direkten Cellulase-Abbau als auch zur Entkeimung der durch die Cellulase produzierten Mikroorganismen bei.
In FIG 4 ist der verwendete Spannungsverlauf der Hochspan¬ nungsimpulse dargestellt. Ein erster Impuls 66 und ein zwei- ter Impuls 67, mit je einer Impulsbreite 62, weisen einen Ab¬ stand von einer Pulswiederholzeit 63 auf. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate die Spannung in kV angegeben. Die Einheiten sind willkürlich gewählt. Ein Niveau von ca. 100 kV der DC-Spannung fällt mit der dargestellten Abszisse zusammen. Die dargestellte Impulsspannung ist also der DC-Spannung überlagert. Es entsteht eine Gesamtamplitude von ca. 500 kV. Die Impulse 66 und 67 haben eine Pulsbreite 62 von kleiner 1 μs auf, wobei die einzelnen Impulse 66, 67 eine stark ansteigende Flanke mit einer Anstiegszeit 64 und einer weniger steil abfallende Flanke aufweisen. Die Impuls¬ wiederholzeit 63 liegt typischer Weise zwischen 10 μs und 100 ms .
Dabei haben die einzelnen Impulse 66, 67 eine solche Gesamt¬ amplitude, dass über die vorgegebene Gleichspannung hinaus eine vorgegebene Energiedichte erreicht wird. Wie erwähnt, ist meist die Pulsanstiegszeit 64 dabei kurz im Vergleich zur Pulsabfallzeit. Durch eine solche Art der Impulse wird er¬ reicht, dass elektrische Durchschläge, die zu räumlichen und zeitlichen Störungen in der homogenen Plasmadichteverteilung führen würden, vermieden werden.
FIG 5 bis FIG 10 zeigen weitere Beispiele für Elektrodensys¬ teme zur Erzeugung von Korona-Entladungen in vorzugsweise wässrigen Medien, insbesondere zur alternativen Verwendung bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen. In FIG 5 ist eine Platte-Platte-Anordnung von einer ersten Platte 70a als Elektrode und einer zweiten Platte 70b als Elektrode darge¬ stellt. Die erste Platte 70a und die zweite Platte 70b sind parallel zu einander angeordnet. Die erste Platte 70a bildet die Hochspannungselektrode und ist über ein Hochspannungska¬ bel mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zweite Platte 70b bildet die Gegenelektrode und steht als ge¬ erdete Elektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung .
Eine entsprechende Anordnung mit speziell ebenen Platten- elektroden ist in FIG 6 dargestellt. Es sind wiederum zwei massive Plattenelektroden 70a und 70c im festen Abstand vorhanden, wobei mittig eine Hochspannungselektrode 71 verläuft. Bei dieser Platte-Draht-Platte-Anordnung ist die Hochspan- nungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsausgang des Hochspannungsimpulsgenerators 46 verbunden. Die geerdeten Platten 70a, 70c stehen ebenfalls mit dem Hochspannungsimpulsgenerator in Verbindung.
FIG 7 zeigt eine Draht-Rohr-Anordnung als Elektrodensystem. In eine zylinderförmige Elektrode 72 ragt mittig eine Hoch¬ spannungselektrode 71 hinein. Wie in FIG 6 ist die Hoch¬ spannungselektrode 71 als massiver Draht ausgeführt und mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die zylinderförmige Elektrode 72, welche vorzugsweise als ein Drahtge¬ flecht ausgestaltet ist, ist geerdet und steht mit dem Hoch¬ spannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.
FIG 8 zeigt eine Spitze-Platte-Anordnung als Elektrodensys¬ tem. Die beispielsweise drei Spitzen 73 sind über eine Hoch¬ spannungsleitung mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Die Spitzen 73 sind rechtwinklig zu einer geerdeten Plattenelektrode 74 angeordnet. Der Abstand der Spitzenelekt- roden 73 zu der Plattenelektrode 74 ist einstellbar und kann somit für unterschiedliche Prozessbedingungen angepasst wer¬ den .
FIG 9 zeigt eine Elektrodensystemanordnung, welche 3 Platten 70a, 70d und 70e umfasst. Die erste Platte 70a, welche als Hochspannungselektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden ist, ist mittig zwischen zwei massiven Platten 70d und 70e angeordnet. Die Platten 70a und 70b sind über ei¬ nen Plattenverbinder 70f verbunden. Da die Platte 70d als ge- erdete Gegenelektrode mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung steht, hat die Platte 70e über dem Plattenverbinder 70f ebenfalls die Funktion einer geerdeten Gegenelektrode .
FIG 10 zeigt ein Elektrodensystem als Gitter-Gitter-Anord¬ nung. Analog zur FIG 5 stehen sich hier ein erstes Gitter 75a und ein zweites Gitter 75b parallel gegenüber. Das erste Git¬ ter 75a bildet hierbei die Hochspannungselektrode und ist mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 verbunden. Das zweite Gitter 75b bildet die geerdete Gegenelektrode und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung.
Allen bereits genannten Elektrodenanordnungen gemeinsam ist, dass sie anstelle der Aufschaltung von Hochspannungsimpulsen 66, 67 - wie in FIG 3 dargestellt - auch mit einer Gleich¬ spannung, beispielsweise im Bereich von 1 V bis 10 V, insbe¬ sondere von 2 V bis 5 V, zur Erzeugung einer kontinuierlichen Elektrolyse beaufschlagt werden können.
Eine hybride Entladung, wobei sich eine Elektrode 75a voll¬ ständig außerhalb einer zu bleichenden Pulpe 39 befindet und eine zweite Elektrode 76b ganz oder teilweise in der Pulpe 39 eingetaucht ist, wird mit der Anordnung in FIG 11 erzeugt.
Die Elektrode 76a ist bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel als eine Gitterelektrode ausgeführt und steht mit dem Hoch¬ spannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Auch die geerdete Gegenelektrode 76b ist als eine Gitterelektrode ausgeführt.
An der Grenzschicht zwischen Luft und Suspension 39 bildet sich eine erste Ladungswolke 68a aus. Mit Hilfe dieser La¬ dungswolke 68a können die chemisch aktiven Substanzen in die Suspension 39 gelangen und neben dem Bleicheffekt ungewollte Verunreinigungen beseitigen. Auch in der Suspension 39 entstehen bevorzugt an Stellen mit lokal erhöhter Feldstärke La¬ dungswolken 68b, 68c. Die Ladungswolken 68a, 68b, 68c setzen in der Suspension 39 Radikale, wie z.B. O, OH, HOO vor allem aber auch starke Oxidantien wie Ozon und/oder H2O2 frei. Die- se chemisch aktiven Substanzen zerstören unter anderem mit hoher Effizienz Mikroorganismen wie Bakterien und Hefen.
In FIG 12 ist als anderes Ausführungsbeispiel ein Bleichbot¬ tich mit einer Gefäßwand 77 in einer Draufsicht dargestellt. Für den Bleichbottich wird eine Platten- oder Gitteranordnung mit gekrümmten Oberflächen zur Anpassung an die Gefäßwände bzw. Nutzung der Gefäßwände als Elektrode verwendet. Eine Vielfachdrahtelektrode 79 ist als eine konzentrische Elektro- de, dem Verlauf der Gefäßwand 77 folgend angeordnet und steht mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Ihr stehen zwei Gegenelektroden gegenüber: Zum einen die Gefäßwand 77 und zum anderen eine Plattenelektrode 78. Die Hochspannungselektrode 79 ist zwischen der Gefäßwand 77 und der Plattenelektrode 78 berührungsfrei angeordnet. Die Gefä߬ wand 77 und die Plattenelektrode 78 sind elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden somit die geerdeten Gegenelektroden, welche mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung stehen.
Um gepulste Entladungen im oberflächennahen Gasraum über der Pulpe 39 zu erzeugen ist in FIG 13 als weiteres Ausführungs¬ beispiel eine spezielle Elektrodenanordnung dargestellt. Eine Hochspannungselektrode 50 umfasst mehrere elektrisch mitein¬ ander verbundene Stabelektroden und ist im oberflächennahen Gasraum der Pulpe 39 derart angeordnet, dass ihre Stäbe pa¬ rallel zur Oberfläche verlaufen. Eine geerdete Gegenelektrode 51 ist als massive Platte ausgeführt und in über die ganze Fläche verteilten äquidistanten Abständen zur Hochspannungselektrode 50 angeordnet. Auch bei dieser Elektrodenanordnung entstehen an der Grenzschicht zwischen Luft und Suspension 39 Ladungswolken, wie beispielhaft mit den Ladungswolken 68d und 68e angedeutet. Die Ladungswolken sorgen auch hier für ein Eindringen der chemisch aktiven Substanzen in die Suspension 39. Die Suspension 39 wird in diesem Fall in einem nach oben offenen Suspensionskanal 37a geführt. Die Wand des Suspensi¬ onskanals 37a ist zusätzlich mit der Gegenelektrode 51 ver¬ bunden .
FIG 14 zeigt mit einem letzten Ausführungsbeispiel ein ge¬ pulstes Korona-Entladungssystem in einer wässrigen Lösung o- der Pulpe 39. Das Elektrodensystem ist analog zur FIG 3 als ein Koaxialdraht-Rohrelektrodensystem ausgebildet. Die Hoch- Spannungselektrode 50 ist koaxial zu der Gegenelektrode 51, welche die Gefäßwand bildet, angeordnet. Zur Unterstützung der bleichenden Wirkung werden über eine Gasleitung 80 mittels eines Gasverteilers 81 feinste Gasperlen in den Ent- Δ o
ladungsbereich eingeleitet. In den Gasblasen 82 und 83 bilden sich vorzugsweise die zu FIG 3 erläuterten Streamer aus. Auf¬ grund der Streamerentladungen entstehen Oxidanzien 57. Es werden also in der Suspension bestimmte Radikale erzeugt.
FIG 15 zeigt eine schematische Darstellung einer Stoffaufbe¬ reitungsanlage Ia. Mit einer Auflösungsvorrichtung 90 werden zu Beginn des Stoffaufbereitungsprozesses fasrige Materialien in einem wässrigen Bindemittel suspendiert. Die Auflösungs- Vorrichtung 90 ist über ein Rohrsystem mit einer Chemikalienzugabevorrichtung 91 verbunden. Weiterhin ist das Rohrsystem zwischen der Auflösungsvorrichtung 90 und der Chemikalienzugabevorrichtung 91 mit einem ersten Verdünnungswasserzulauf 26a verbunden. Die Chemiezugabevorrichtung 91 ist über ein Rohrsystem mit einer ersten Reinigungsstufe 92 verbunden. Die erste Reinigungsstufe 92 ist weiterhin über ein Rohrsystem mit einer Flotationsstufe 93 verbunden. Zwischen der ersten Reinigungsstufe 92 und der Flotationsstufe 93 ist ein zweiter Verdünnungswasserzulauf 26b angeordnet. Eine zweite Reini- gungsstufe 94 schließt sich, verbunden über ein Rohrleitungs¬ system, der Flotationsstufe 93 an. Von der zweiten Reinigungsstufe 94 gelangt die Suspension oder Pulpe ebenfalls über ein Rohrleitungssystem in eine Eindickungsvorrichtung 95. Die Eindickungsvorrichtung 95 steht über ein Rohrlei- tungssystem mit einem Bleichbehälter 96 in Verbindung. Aus dem Bleichbehälter 96 wird die Suspension oder Pulpe 39 in eine Bütte 97 gepumpt. Von der Bütte 97 stehen die behandel¬ ten fasrigen Materialien oder die Pulpe 39 für einen weiteren Bearbeitungsprozess zur Verfügung.
Die Chemikalienzugabevorrichtung 5 kann verschiedene chemische Hilfsstoffe zugeben, u.a. Bleichstoffe zur Ergänzung ei¬ nes plasmaerzeugten Bleicheffektes.
Während die Suspension oder Pulpe 39 durch den Stoffaufberei- tungsprozess gepumpt wird, wird an den Stellen 26a und 26b Verdünnungswasser 26 beigemengt. Bei der Stoffauflösung der fasrigen Materialien in der Auflösungsvorrichtung 3 wird vorzugsweise mit einer Stoffdichte von bis zu 17 % gearbeitet. Danach wird die Suspension aus fasrigen Materialien für die nachfolgende Chemikalienzugabevorrichtung 91 und die erste Reinigungsstufe 92 mit dem Verdünnungswasser 26 an dem Verdünnungswasserzulauf 26a auf ca. 5,8 bis 6 % verdünnt.
Das Verdünnungswasser 26 wird am ersten Verdünnungswasserzu¬ lauf 19a mittels eines ersten Plasmareaktors 23a mit einem kalten Plasma bzw. einer Gasentladung behandelt. Durch die Behandlung des Verdünnungswassers 26 vor der eigentlichen Verdünnungsstelle, an der sich das Verdünnungswasser 26 mit der im Rohrleitungssystem befindlichen Suspension vermischt, werden im Verdünnungswasser 26 bestimmte Radikale erzeugt (OH", HOO", 0, O3) . Diese Radikale, welche durch das Verdün¬ nungswasser 26 in die StoffSuspension gelangen, lösen bereits zu Beginn des Stoffaufbereitungsprozesses bleichende chemi¬ sche Reaktionen in der StoffSuspension aus. Auch können sie klebrige Verunreinigungen der Faserstoffe maskieren oder eli- minieren. Diese bleichenden chemischen Reaktionen bzw. Radikale wirken direkt auf die fasrigen Materialien und sorgen so für das gewünschte Bleichergebnis. Für die nachfolgende Flo¬ tationsstufe 93 wird zwischen der ersten Reinigungsstufe 92 und der Flotationsstufe 93 die StoffSuspension durch einen zweiten Verdünnungswasserzulauf 26b auf ca. 1 bis 1,3 % ver¬ dünnt. Auch an der Stelle 26b wird über einen zweiten Plasma¬ reaktor 23b das Verdünnungswasser 26 vor der Vermischung mit der Suspension mit einem kalten Plasma bzw. einer Gasentladung behandelt .
Die Plasmareaktoren 98a und 98b sind bevorzugt unmittelbar in der Nähe der jeweiligen Einspeisungsstellen des Verdünnungswassers 26 angeordnet, insbesondere in einem Abstand, dass die verbleibende Rohrleitungslänge zur Einspeisungsstelle vorzugsweise wenige Meter, vorzugsweise um 50 cm, insbesonde¬ re nur einige cm, beträgt. Nach Passieren der zweiten Reinigungsstufe 94 wird die Stoff¬ suspension 39 mit einer Stoffdichte von ca. 1 % in einer Ein- dickungsvorrichtung 13 eingedickt. Eine weitere Behandlung mit einem Knetdisperger, zur Verkleinerung von beispielsweise Restfarbpartikeln, kann an dieser Stelle optional eingesetzt werden .
FIG 16 zeigt in einem ersten Ausgestaltungsbeispiel einen der beiden aus FIG 15 bekannten Plasmareaktoren 98a und 98b in einer Schnittdarstellung. Der Plasmareaktor 23a ist derart hergerichtet, dass ein ungehinderter Durchfluss des Verdün¬ nungswassers 26 ermöglicht ist. Das Verdünnungswasser 26 fällt oder fließt - vorzugsweise als freier Wasserstrahl in Strömungsrichtung S - durch einen Zwischenraum, welcher durch zwei in einem Abstand angeordnete Elektroden 43" und 44" ge¬ geben ist. Die erste Elektrode 43" steht über eine Hochspan¬ nungsleitung mit einem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Zur Erzeugung eines Plasmas, einer Koronaentladung oder einer Gasentladung zwischen den beiden Elektroden 43" und 44" steht auch die zweite Elektrode 44 über eine
Hochspannungsleitung mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 46 in Verbindung. Mit dieser Anordnung ist eine simultane Erzeugung einer Reihe von unterschiedlich oxidierenden Radikalen im Verdünnungswasser 24 möglich. So können nach einer späte- ren innigen Vermischung mit der höher konsistenten wässrigen Suspension von fasrigen Materialien diese Fasern mit Radikalen behandelt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Bleichvorrichtung (38) zum Bleichen unverwobener Faserstoffe in einer Suspension, insbesondere als Pulpe oder Fa- serbrei, in einem oder an einem durch Begrenzungswände gege¬ benen Behandlungsvolumen, wobei in/durch das Behandlungsvolumen die Suspension einfüllbar oder durchfließbar ist, g e k e n n z e i c h n e t durch mindestens eine erste Elektrode (43' ) und einen mit der ersten Elektrode (43' ) ver- bundenen Hochspannungsimpulsgenerator (46), mit welchem im
Behandlungsvolumen und/oder in dessen unmittelbarer Umgebung ein Plasma erzeugbar ist.
2. Bleichvorrichtung (38) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma in einem Abstand von kleiner als 20 cm, vorzugsweise kleiner als 10 cm, vorzugsweise kleiner als 5 cm, vom Behandlungsvo¬ lumen erzeugt wird.
3. Bleichvorrichtung (38) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Faser¬ stoffe für die Herstellung von Papier, Pappe oder Karton geeignet sind und/oder einem solchen Herstellungsprozess als Prozessgut zuführbar sind.
4. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Behand¬ lungsvolumen zum Einfüllen bzw. Durchfließen der Suspension, vorzugsweise eines Ausgangsmaterials (30) bei der Papier-, Pappe- bzw. Kartonherstellung, insbesondere einer zu blei¬ chenden Pulpe (39) oder eines zu bleichenden Faserbreis, ge¬ eignet ist.
5. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine zweite Elektrode (44') zur Plasmaerzeugung vorhanden ist .
6. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine der Elektroden (44') derart angeordnet ist, dass sie bei in das Behandlungsvolumen eingefüllter oder darin durchflie- ßender Suspension mit der Suspension in Berührung kommt.
7. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass wenigstens eine der Elektroden (43', 44') derart angeordnet ist, dass das Plasma, vorzugsweise größtenteils, in einem oberflächennahen Volumen unter oder über der Oberfläche der eingefüllten Suspension erzeugt wird.
8. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro¬ den (43', 44') flächig ausgebildet sind, wobei insbesondere die zweite Elektrode (44') zumindest teilweise in der Suspen¬ sion eintauchbar ist und/oder die erste Elektrode (43' ) pa¬ rallel zur zweiten Elektrode (44') außerhalb der Suspension angeordnet ist.
9. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro¬ den (43', 44') flächig ausgebildet sind, wobei die erste E- lektrode (43') und die zweite Elektrode (44') parallel zuein¬ ander im oberflächennahen Bereich der Suspension angeordnet sind.
10. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Begren¬ zungswand (51) des Behandlungsvolumens als Elektrode herge¬ richtet ist.
11. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Behand¬ lungsvolumen als eine Rohrleitung (36, 72, 77), insbesondere als Verbindungselement, für den Transport der Suspension aus¬ gestaltet ist.
12. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als Platte (70a, 70b) ausgestaltet ist.
13. Bleichvorrichtung (38) nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro¬ den als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise pa¬ rallel zueinander verlaufende, Platten (70a, 70b) angeordnet sind.
14. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als Draht (71) ausgestaltet ist.
15. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als ein Drahtgeflecht, insbesondere als ein Draht-Gitter (75a, 75b), ausgestaltet ist.
16. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als ein Gitter (75a, 75b) , insbesondere als eine Anordnung von sich rechtwinklig oder schräg kreuzenden Rundstäben und/oder Flachleisten, vorzugsweise in Form eines Siebes, ausgestaltet ist.
17. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die E- lektroden als mindestens zwei gegenüberstehende, vorzugsweise parallel zueinander verlaufende, Gitter (75a, 75b) angeordnet sind.
18. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode eine oder mehrere Spitze (n) (73) aufweist.
19. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens eine Elektrode als ein Rohr (36, 72, 77) ausgestaltet ist.
20. Bleichvorrichtung (38) Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro¬ den als ein Rohr (72) mit einem darin, vorzugsweise koaxial, angeordneten Draht (71) ausgestaltet sind.
21. Bleichvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Elektro¬ den derart angeordnet sind, dass zwischen zwei über mindes¬ tens einen Plattenverbinder (70f) miteinander elektrisch verbundenen Platten (70d, 70e) , welche die erste Elektrode bil- den, ein Draht (71) oder ein Gitter (75a) als zweite Elektro¬ de angeordnet ist.
22. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mindes- tens eine - vorzugsweise flächig ausgebildete - Elektrode
(78, 79) zumindest teilweise parallel zu einer, insbesondere gekrümmten, Mantelfläche oder zu einer Begrenzungswand (77) des Behandlungsvolumens angeordnet ist.
23. Bleichvorrichtung (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Mittel (81) zum Inji¬ zieren von Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, vorzugs¬ weise reinem Sauerstoff oder Sauerstoff mit beispielsweise Edelgas als Trägergas, in das Behandlungsvolumen.
24. Verfahren zur Behandlung unverwobener Faserstoffe in einer Suspension, insbesondere als Pulpe oder Faserbrei, vor¬ zugsweise zum Betrieb der Bleichvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass die Suspension oder ein ihr zuzugebendes Verdünnungswasser (26) mit, vorzugsweise nichtthermischem, großflächigem Plasma unter mindestens Atmosphärendruck in Kontakt gebracht, das Plasma in unmittelbarer Nähe zur Suspension bzw. des Verdünnungswassers (26) erzeugt oder in der Suspension bzw. im Verdünnungswasser (26) oder in unmittelbarer Umgebung der Suspension bzw. des Verdünnungswassers (26) eine Gasentladung, insbesondere eine Koronaentladung, unter mindestens Atmosphärendruck erzeugt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma in einem Abstand von kleiner als 20 cm, vorzugsweise kleiner als 10 cm, vorzugsweise kleiner als 5 cm, von der Suspension erzeugt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Suspen- sion für die Herstellung von Papier, Pappe oder Karton geeignet ist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Suspen- sion ein feuchtes oder nasses Blatt verwendet wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzeu¬ gung des Plasmas bzw. der Gasentladung zwischen Elektroden (43,44) Hochspannungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 10 μs erzeugt werden.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma bzw. die Gasentladung vor und/oder während der Blattbildung an die Suspension appliziert wird, insbesondere beim Durch¬ lauf durch oder über eine Siebvorrichtung (9) .
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Suspen¬ sion beidseitig mit dem Plasma in Kontakt gebracht bzw. mit¬ tels der Gasentladung behandelt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma bzw. die Gasentladung zum Bleichen der Suspension, der Pulpe (39) oder des Faserbreis, insbesondere in einem Kocher, in einem Bleichbehältnis (37) oder in einer Leitung, verwendet wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Suspen¬ sion, die Pulpe (39) oder der Faserbrei, mit zumindest einer Elektrode zur Erzeugung des Plasmas bzw. der Gasentladung in Kontakt gebracht wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Plasma bzw. die Gasentladung in der Suspension erzeugt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 33, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gehalt an Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, in der Suspension im Bereich zwischen 40% und 99, 9 %, vorzugsweise im Bereich zwischen 80% und 98% und insbesondere im Bereich zwischen 85% und 98%, liegt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 34, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Plasma oder mittels der Gasentladung Radikale (59) erzeugt werden, die auf die Faserstoffe einwirken.
36. Verfahren nach Anspruch 35, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass für ver¬ schiedene Zustände von Suspensionen in einem Papier-, Karton- oder Pappe-Herstellungsprozess, insbesondere an unterschied¬ lichen Prozessstufen, Radikale (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung verwendet werden.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Suspen- sion innerhalb einer Prozessstufe in einem Papier- oder Kar- ton-Herstellungsprozess Radikalen (59) unterschiedlicher Art oder Zusammensetzung ausgesetzt wird, vorzugsweise zeitlich nacheinander folgend.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Radikale (59) Ozon (O3) , Wasserstoffperoxid (H2O2) , Hydroxyl-Radikale (OH), HO2 und/oder HO2 " erzeugt werden.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Blei¬ chen in der Suspension oder in der Pulpe (39) oder in dem Faserbrei das Plasma oder die Gasentladung derart appliziert wird, dass als Radikale (59) vermehrt Ozon (O3) und/oder Was- serstoffperoxid (H2O2) gebildet wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Sieben und/oder in/im flächig verteilter/n Suspension oder Pulpe (39) oder Faserbrei oder im sich bildenden oder gebildeten, noch ungepressten Blatt das Plasma oder die Gasentladung derart appliziert wird, dass als Radikale (59) vermehrt Hydroxyl (OH), HO2 und/oder HO2 " gebildet wird.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 40, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Erzeu¬ gungsrate der Radikale (59) und/oder die Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) durch Beeinflussung einer Amplitude (U), einer Impulsdauer (62) und/oder einer Impulswiederholra- te (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) gesteuert wird.
42. Verfahren nach Anspruch 41, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Steue¬ rung und Regelung der Erzeugungsrate und/oder der Art der erzeugten Radikale (59) eine Konzentration der erzeugten Radikale (59) gemessen wird.
43. Verfahren nach Anspruch 41 oder 42, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Steue¬ rung und Regelung der Erzeugungsrate oder der Zusammensetzung der erzeugten Radikale (59) eine Eigenschaft der Suspension, vorzugsweise eine Qualitätseigenschaft, insbesondere dessen
Opazität, Glanz, Weisse, Fluoreszenz oder Farbpunkt, gemessen wird.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 42 oder 43, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Konzent¬ ration bzw. die Eigenschaft "online" gemessen wird.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 44, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Regelung die Amplitude (U) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei kon¬ stanter Wiederholrate (63) verändert wird.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 45, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Regelung die Wiederholrate (63) der Hochspannungsimpulse (66,67) bei konstanter Amplitude (U) verändert wird.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 46, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Suspen- sion, die Pulpe (39) oder der Faserbrei, vorzugsweise zum
Bleichen, im plasmabeaufschlagten Bereich mit Sauerstoff angereichert wird.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 47, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der Sus¬ pension, in der Pulpe (39) oder in dem Faserbrei, vorzugswei¬ se zum Bleichen, eine Hochspannungs-Impulsdauer (62) von weniger als 100 ns verwendet wird.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 48, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass flächig ver- teilte/r Suspension, Pulpe (39) oder Faserbrei oder sich bildendes oder gebildetes, noch ungepresstes Blatt, insbesondere beim Sieben, im plasmabeaufschlagten Bereich von einer mit Wasserdampf angereicherten Atmosphäre umgeben wird.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 49, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass an flächig verteilter/m Suspension, Pulpe (39) oder Faserbrei oder sich bildendem oder gebildeten, noch ungepresstem Blatt, insbesondere beim Sieben, eine Hochspannungs-Impulsdauer (62) von 100ns bis lμs verwendet wird.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 50, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei flächig verteilter/m Suspension, Pulpe (39) oder Faserbrei oder sich bildendem oder gebildeten, noch ungepresstem Blatt, insbesondere beim Sieben, eine Hochspannungs-Amplitude (U) entspre¬ chend mindestens dem zweifachen Wert, vorzugsweise mindestens dem dreifachen Wert, einer Korona-Einsatzspannung an die E- lektroden angelegt wird.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 51, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erzeu¬ gung des Plasmas bzw. der Korona-Entladung eine Gleichspannungs-Korona-Entladung erzeugt wird und der Gleichspannungs- Korona-Entladung die Hochspannungsimpulse (66,67) überlagert werden .
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 52, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Impuls- wiederholrate (63) zwischen 10Hz und 5kHz, insbesondere aus dem Bereich von 10Hz bis 1OkHz, verwendet wird.
54. Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 53, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leis¬ tungseinkopplung elektrischer Energie in das Plasma vorwiegend über die Regelung von Amplitude (U), Impulsdauer (62), und Impulswiederholrate (63) der überlagerten Hochspannungs- impulse gesteuert wird.
55. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 54, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Hochspan¬ nungsimpulse (66,67) mit einer Dauer (62) von weniger als 3 μs, vorzugsweise von weniger als 1 μs, vorzugsweise von weni¬ ger als 500 ns, angewendet werden.
56. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 55, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein homoge- nes, großvolumiges Plasma mit hoher Leistungsdichte erzeugt wird, ohne dass es zu Plasmaeinschnürungen oder Durchschlägen kommt .
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 56, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine DC-
Spannung von solcher Höhe eingesetzt wird, dass im Plasma nur in Verbindung mit überlagerten Hochspannungsimpulsen eine stabile DC-Koronaentladung gebildet wird.
58. Verfahren nach Anspruch 57, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge¬ setzte DC-Spannung unter der Spannung für einen stabilen Betrieb ohne Hochspannungs-Impulsüberlagerung liegt.
59. Verfahren nach Anspruch 57 oder 58, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge¬ setzte Gesamtamplitude (DC-Spannung + Impulsamplitude) über der statischen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung liegt .
60. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 59, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die einge¬ setzte Gesamtamplitude dem zwei- bis fünffachen der stati¬ schen Durchbruchspannung der Elektrodenanordnung entspricht.
61. Verfahren nach einem der Ansprüche 57 bis 60, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Amplitu¬ de (U) der Hochspannungsimpulse zwischen 10% und 1000% der eingesetzten DC-Spannung beträgt.
62. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 61, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Gas¬ strömung senkrecht zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird.
63. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 62, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Gas¬ strömung parallel zu der Elektrodenanordnung (43,44) erzeugt wird.
64. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 63, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch orga¬ nische Farbstoffe, biokatalytische Substanzen und/oder Mikro¬ organismen und/oder sonstiges biologisches Material gebildete Verunreinigungen in der Suspension reduziert werden.
65. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 64, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass klebende Verunreinigungen reduziert werden.
66. Verfahren nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Verdün¬ nungswasser (26) zusätzlich mit dem Plasma oder der Gasentladung behandelt wird, bevor das Verdünnungswasser (26) der Suspension zugegeben wird.
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