EP3164210A1 - Novel supported anthraquinonic catalysts and uses of same for kraft cooking - Google Patents

Novel supported anthraquinonic catalysts and uses of same for kraft cooking

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Publication number
EP3164210A1
EP3164210A1 EP15734345.0A EP15734345A EP3164210A1 EP 3164210 A1 EP3164210 A1 EP 3164210A1 EP 15734345 A EP15734345 A EP 15734345A EP 3164210 A1 EP3164210 A1 EP 3164210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anthraquinone
supported
reaction mixture
weight
catalyst according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15734345.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Valentina-Mihaela ROUSSEAU-POPA
Valérie HEROGUEZ
Frédérique PICHAVANT
Christian GARDRAT
Alain CASTELLAN
Stéphane GRELIER
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Smurfit Kappa Cellulose du Pin SAS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Smurfit Kappa Cellulose du Pin SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux, Smurfit Kappa Cellulose du Pin SAS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP3164210A1 publication Critical patent/EP3164210A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/006Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds comprising organic radicals, e.g. TEMPO
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B15/00Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
    • C01B15/01Hydrogen peroxide
    • C01B15/022Preparation from organic compounds
    • C01B15/023Preparation from organic compounds by the alkyl-anthraquinone process
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • D21C3/022Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes in presence of S-containing compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/222Use of compounds accelerating the pulping processes

Definitions

  • the present invention relates to novel supported anthraquinone catalysts, processes for their preparation, and their uses, in particular for kraft cooking of wood chips.
  • the largest pulp production uses the kraft process as a cellulose extraction method. Based on the use of sodium hydroxide solution and sodium sulphide, the kraft process is today the universal process for the production of chemical pulp. This has many advantages such as a low level of residual lignin and good mechanical and physico-chemical properties of the fibers. This process is also self-sufficient in energy and allows a reduction in reagent consumption with regeneration of inorganic reagents.
  • the kraft process has significant disadvantages: low yields (about 45%) because some hemicelluloses and cellulose is degraded; formation of volatile sulfur derivatives, responsible for olfactory nuisances ....
  • anthraquinone in catalytic amount has proved to be very effective in improving soda and kraft cooking. It allows both to improve the yield of cellulosic pulp and to speed up delignification. Despite this efficacy, the non-regeneration of anthraquinone and its high cost are currently unfavorable for widespread industrial use. There is therefore a need for effective catalysts for cooking wood kraft, which can be recycled.
  • the present invention therefore aims to provide new anthraquinone catalysts especially for kraft cooking wood.
  • the present invention also aims to provide new fully recyclable anthraquinone catalysts.
  • the present invention also aims to provide effective anthraquinone catalysts for wood kraft cooking and to improve the efficiency of this process.
  • the present invention relates to a supported anthraquinone catalyst, comprising a polymeric support containing on the surface at least one anthraquinone unit, said supported anthraquinone catalyst being capable of being obtained by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
  • At least one at least one difunctional crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, compounds comprising an alkyl chain, interrupted by one or more groups; (CH 2 ) k O) m with 2 ⁇ k ⁇ 5, 1 ⁇ m ⁇ 3, substituted in position a or ⁇ by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function, and mixtures thereof;
  • n is an integer ranging from 1 to 5.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of a supported anthraquinone catalyst as defined above, by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
  • At least one at least difunctional crosslinking agent as defined above is at least one at least difunctional crosslinking agent as defined above;
  • At least one anthraquinone styrenic monomer of formula (I) as defined above at least one anthraquinone styrenic monomer of formula (I) as defined above.
  • the anthraquinone catalyst according to the invention is obtained according to a process well known to those skilled in the art, radical polymerization. This process is carried out by growth and propagation of macroradicals. These macroradicals, with a very short life time, recombine irreversibly by coupling or disproportionation.
  • Such a process consists of a chain polymerization which involves radicals as active species. It includes priming, propagation, termination and chain transfer reactions.
  • the first step of such a method consists in the generation of so-called primary radicals using a free radical initiator as defined below.
  • the method used may be a so-called "controlled” or "living” radical polymerization process, which is also a process well known to those skilled in the art.
  • controlled radical polymerization mention may be made, for example, of the RAFT (reversible addition-fragmentation chain transfer) or NMRP (nitroxide-controlled radical polymerization) methods.
  • the polymerization is carried out in a mold by simple heating.
  • the reaction mixture is as defined above and comprises one or more monomers including a crosslinking agent, one or more porogens and an initiator.
  • the catalyst is obtained in the form of a monolith which is purified with a more volatile solvent to remove the heavier blowing agents and reagents unreacted.
  • Monomers used to prepare the catalysts include styrene.
  • the above-mentioned reaction mixture comprises from 10% to 30% by weight of styrene relative to the total weight of the reaction mixture.
  • the weight content of styrene in the reaction mixture is between 15% and 25%, and preferably between 20% and 25%.
  • the polymerization process is initiated by addition of a polymerization initiator (or initiator).
  • a polymerization initiator or initiator.
  • These initiators are called “free radical initiators”.
  • thermal initiators redox or initiators for controlled radical polymerization.
  • the thermal initiators are chosen from initiators that generate the radicals by thermal decomposition.
  • examples include organic peresters (t-butylperoxypivalate, t-amylperoxypivalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, etc.); organic compounds of the azo type, for example azobisamidinopropane hydrochloride, azobisisobutyronitrile, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile, etc.); inorganic and organic peroxides, for example hydrogen peroxide, benzoyl peroxide and butyl peroxide.
  • the initiator used is an organic peroxide or an organic compound of azo type.
  • an initiator is preferably benzoyl peroxide or azobisisobutyronitrile (AIBN), and is preferably AIBN.
  • redox initiators for which the production of radicals results from a redox reaction.
  • redox initiator systems such as those comprising oxidizing agents, such as binders (especially ammonium or alkali metal persulfates, etc.); chlorates and bromates (including inorganic or organic chlorates and / or bromates); reducing agents such as sulphites and bisulphites (including inorganic and / or organic sulphites or bisulfites); oxalic acid and ascorbic acid as well as mixtures of two or more of these compounds.
  • the above-mentioned reaction mixture comprises from 0.1% to 5% by weight of initiator relative to the total weight of the reaction mixture.
  • the content by weight of initiator in the reaction mixture is between 0.5% and 3%.
  • the reaction medium also comprises at least one crosslinking agent.
  • This crosslinking agent is an at least difunctional agent.
  • this crosslinking agent is a compound comprising an alkyl chain interrupted by one or more groups - ((CH 2 ) k O) m with 2 ⁇ k ⁇ 5, 1 ⁇ m ⁇ 3, the (s) said group (s) being substituted in the ⁇ or ⁇ position by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function.
  • a crosslinking agent according to the invention comprises, for example, at least two functions, chosen in particular from the acrylate, methacrylate, vinyl and styrene functional groups.
  • the crosslinking agent according to the invention comprises at least two vinyl functional groups or at least two (meth) acrylate functional groups.
  • the crosslinking agent is a crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, and mixtures thereof.
  • the crosslinking agent according to the invention is di (ethylene glycol) dimethacrylate.
  • the aforementioned reaction mixture comprises from 10% to 30% by weight of crosslinking agent relative to the total weight of the reaction mixture.
  • the content by weight of crosslinking agent in the reaction mixture is between 12% and 25%, and preferably between 15% and 20%.
  • the reaction mixture also comprises at least one porogenic agent, and preferably at least two porogenic agents.
  • the blowing agent is chosen from compounds in which the catalyst is insoluble and in which the styrene-containing anthraquinone monomers of formula (I) are soluble at the temperature of the process of the invention.
  • the blowing agents do not react during the polymerization but participate in the formation of pores. They remain trapped in the pores, surrounded by the polymer mass until the end of the reaction. Their volume fraction is related to porosity. According to one embodiment, the boiling point of these compounds is higher than the polymerization temperature.
  • the blowing agent is selected from the group consisting of toluene, long chain alcohols comprising at least 10 carbon atoms, and preferably from 10 to 20 carbon atoms, long chain alkanes comprising at least less than 10 carbon atoms, and preferably from 10 to 20 carbon atoms, oligomers of ethylene glycol and mixtures thereof.
  • oligomer of ethylene glycol refers in the context of the present invention to a compound consisting of at least two ethylene glycol units.
  • Such a compound can be represented for example by the formula H- (OCH 2 CH 2 ) i -OH, i being an integer greater than or equal to 2, and preferably less than 4.
  • the anthraquinone supported catalyst according to the invention is obtained by the aforementioned method comprising the implementation of a mixture of at least two porogenic agents.
  • the blowing agent is a mixture of at least two compounds selected from the group consisting of toluene, long-chain carbon alcohols comprising at least 10 carbon atoms, long-chain alkanes of at least 10 atoms of carbon and oligomers of ethylene glycol.
  • the reaction mixture comprises dodecanol and / or toluene as a blowing agent.
  • the blowing agent is a mixture of dodecanol and toluene.
  • the above-mentioned reaction mixture comprises from 10% to 60% by weight of porogenic agent (s) relative to the total weight of the reaction mixture.
  • the content by weight of agent (s) porogen (s) in the reaction mixture is between 30% and 60%, and preferably between 50% and 60%.
  • the reaction mixture according to the invention also comprises at least one monomer of formula (I) as defined above.
  • This monomer is a monomer of the anthraquinone family.
  • n is 2.
  • the aforementioned reaction mixture comprises less than 10% by weight of anthraquinone styrene monomer of formula (I).
  • the content by weight of styrenic monomer anthraquinone of formula (I) in the reaction mixture is between 0.01% and 10%, and preferably between 5% and 10%.
  • the aforementioned reaction mixture comprises:
  • crosslinking agent in particular di (ethylene glycol) dimethacrylate, relative to the total weight of the reaction mixture;
  • porogen preferably a mixture of dodecanol and toluene, relative to the total weight of the reaction mixture
  • the catalysts according to the invention are supported catalysts which comprise a polymeric support containing on the surface at least one anthraquinone unit.
  • This anthraquinone unit is derived from the aforementioned monomer of formula (I).
  • These catalysts thus comprise a support of polymeric nature on which anthraquinone units are grafted.
  • the anthraquinone catalysts supported according to the invention comprise from 5% to 20%, preferably from 8% to 1%, by weight of anthraquinone relative to the total weight of supported anthraquinone catalyst.
  • the catalysts according to the invention are in particular in the form of monoliths.
  • Monoliths are porous and solid materials formed in one piece. According to the invention, they are polymeric (organic) in nature.
  • the catalysts according to the invention can also be designated as “macroporous rigid organic monoliths", or as monolithic anthraquinone catalysts or as monolithic catalysts.
  • the monolithic catalysts according to the invention are different from the catalysts usually used in emulsion, namely in the form of particles.
  • the Catalysts according to the invention are not in the form of particles but of monoliths as indicated above.
  • These monoliths consist of several grains (microspheres) aggregated in the form of clusters (aggregates of grains) and have pores whose size is highly dependent on the composition of the polymerization mixture (reaction mixture). "Pores” are irregular voids formed between and in clusters. They are interconnected and form channels that allow the monolith to be penetrated in its depth by solutes and solvents.
  • the catalysts obtained according to the invention are therefore porous materials consisting of pores of varying shapes and sizes.
  • the pores are classified according to their size in three categories:
  • mesopores with dp0 res between 2 nm and 50 nm mesopores with dp0 res between 2 nm and 50 nm
  • the catalyst of the invention is a mesoporous monolith.
  • the porous structure of monoliths can be evaluated using several techniques among which:
  • SEM scanning electron microscopy
  • TEM transmission electron microscopy
  • AFM atomic force microscopy
  • the average pore diameter of the catalysts in the dry state can vary from 5 nm to 10 nm as measured by the BET method (as detailed in the experimental section below) and from 50 nm to 300 nm as measured by mercury porosity (as detailed in the experimental section below).
  • the monolithic catalysts according to the invention take the form of the polymerization reactor (tube or column), the latter may consist of different materials: glass, steel, silicone, synthetic polymers, ....
  • the catalysts of the invention may have several geometric shapes, such as cylinders or balls. According to a preferred embodiment, the catalysts of the invention have a cylindrical shape.
  • the diameter of the monoliths synthesized can be between 10 micrometers for example for chromatographic columns and 25 millimeters or even up to 200 millimeters for example for reaction media.
  • the supported anthraquinone catalyst has a specific surface area, determined by the BET method, greater than or equal to 20 m 2 / g, and preferably between 20 and 200 m 2 / g.
  • the pore surface associated with that of the grains per unit mass represents the specific surface area of the porous material.
  • the main contribution to the specific surface comes from micropores and then mesopores. The more micropores there are, the greater the specific surface area.
  • Macropores have a negligible contribution to the specific surface but allow the liquid to circulate inside the monolith at a relatively low pressure. They are the ones that will support the hydraulic or electroosmotic flow in the monolith and allow convective mass transfer.
  • the anthraquinone catalysts supported according to the invention have interesting mechanical properties.
  • the Young's modulus of these catalysts can be between 100 MPa and 400 MPa.
  • the Young's modulus characterizing the elastic behavior of the material was estimated by considering the monolith in rectangular form of width and height equal to 10 mm and length between supports of 35 mm.
  • the catalysts according to the invention also have the advantage of being able to be recycled, that is to say that they can be used at least once again after a first use, and this while retaining their catalytic properties. They can advantageously be reused several times after their first use. Preferably, they are recycled, that is to say reused, for at least 4, even 5 or even 6 times.
  • This recyclability character is particularly advantageous especially with respect to conventional catalysts in the form of particles.
  • the present invention also relates to the use of the supported anthraquinone catalyst as defined above, for catalyzing the kraft or alkaline cooking of wood or lignocellulosic biomass.
  • Alkaline cooking of wood is the simplest alkaline cooking method, in which the wood is treated with an aqueous solution of sodium hydroxide at a temperature between 150 ° C and 170 ° C. At the end of cooking, the black liquor containing dissolved organic and inorganic derivatives is concentrated by evaporation and burned. The residue obtained is the sodium carbonate which will be converted into sodium by caustification with calcium hydroxide. This process makes it possible to isolate the cellulose fibers after removal of a large part of the lignin and hemicelluloses.
  • the kraft process also known as the sulphate process, is a process in which sodium sulphate is used as a chemical in the regeneration of the cooking liquor. This process is used today in most paper mills which are easily recognizable thanks to the smell given by volatile sulfur compounds formed during cooking.
  • the wood chips are treated at a temperature of 160 ° C. to 180 ° C. (8-9 bar pressure) for 2 to 3 hours in a chemical reactor called digester in the presence of an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulphide (Na 2 S) called "white liquor”.
  • a chemical reactor called digester in the presence of an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulphide (Na 2 S) called "white liquor”.
  • black liquor contains mainly inorganic salts and organic compounds consisting of lignin and polysaccharides obtained by degradation but also small amounts of extractives. During this cooking, the lignin is dissolved releasing the cellulosic fibers.
  • the present invention also relates to a process for the preparation of a cellulosic pulp, comprising a kraft or alkaline cooking step of wood chips or of lignocellulosic biomass at a temperature of between 130.degree. 180 ° C for a period of 30 minutes to 120 minutes, in the presence of water, supported anthraquinone catalyst as defined above, and an aqueous solution of sodium hydroxide and / or sodium sulfide.
  • the invention therefore also relates to the implementation of the sodium process or kraft process mentioned above with the catalyst according to the invention.
  • This process consists in bringing wood chips or lignocellulosic biomass with water, said catalyst and an aqueous solution of sodium hydroxide and / or sodium sulphide (depending on the applied technology).
  • the content by weight of active alkali namely the weight content of sodium hydroxide and sodium sulphide, expressed in equivalent grams of NaOH or Na 2 O, is between 9% and 26% by weight. relative to the total weight of dry wood (wood chips or lignocellulosic biomass).
  • the sulfide S corresponding to the existing sulfur content defined as the ratio between sodium sulphide and active alkali, ranges from 25% to 35%.
  • the dilution factor ranges from 3 to 4.5 (the dilution factor represents the ratio between the total amount of water (sum of the water contained in the wood plus the volume of white liquor) and the amount of dry wood).
  • the content of anthraquinone catalyst according to the invention is less than 0.5% by weight relative to the weight of dry wood used.
  • the use of the catalysts according to the invention is particularly advantageous in the context of the kraft process because the yields are improved compared to a kraft process with the anthraquinone catalysts according to the state of the art.
  • these catalysts make it possible to use a lesser amount of reagents (sodium hydroxide and sodium sulphide) compared to the kraft processes with the anthraquinone catalysts according to the state of the art.
  • the present invention also relates to a process for preparing hydrogen peroxide, comprising a step of hydrogenation of the supported anthraquinone catalyst as defined above, followed by a step of oxidation with oxygen in the air.
  • the reagents used are commercially available from Sigma-Aldrich.
  • This example relates to the preparation of the monomer of the following formula:
  • the first step is a Diels-Alder reaction between myrcene and naphthoquinone which leads to the formation of 2- (4-methyl-pent-3-enyl) anthraquinone, 1A.
  • This product was synthesized by the company "Resinic and Terpenic Derivatives”.
  • Myrcene and naphthoquinone are solubilized in toluene or a mixture of toluene and butanol.
  • the solution is heated at 90 ° C until the reagents are consumed.
  • the aromatization is carried out by following by adding 50% sodium or potassium hydroxide solution while maintaining the mixture at 70 ° C while bubbling oxygen. After evaporation of the solvents the 1A derivative is obtained with a yield greater than 90%.
  • the synthesis protocol has been described by Cazeils (Synthesis of new paper-based cooking catalysts: study of their mechanisms of action, Thesis No. 3477, Bordeaux 1 University, 2007).
  • the second stage of monomer synthesis is the epoxidation of the double bond of the anthraquinone side chain followed by an oxidative cleavage of the aldehyde epoxide (electrophilic opening of the epoxide).
  • the last step is the Wittig reaction of the aldehyde with 4-vinylbenzyltriphenylphosphonium chloride in the presence of a phase transfer agent.
  • the second step is to synthesize 2- [2-3,3-dimethyl-oxiranyl) anthraquinone (1 B).
  • the method further comprises an intermediate step of synthesizing 4-vinylbenzyltriphenylphosphonium chloride (1 E).
  • the last step of the process is the synthesis of 2- [4- (4-vinyl-phenyl) -but-3-enyl] -anthraquinone (1 D).
  • the general scheme of the polymerization reaction for the synthesis of the anthraquinone catalysts according to the invention is represented below.
  • the table below indicates the amounts of the reagents used for the synthesis of St-DVB-AQ monoliths with a diameter of 10 mm according to this example (monolith with divinylbenzene as crosslinking agent).
  • the reaction mixture composed of styrene, crosslinking agent (DVB, EGDMA or DEGMDA), toluene, dodecanol, AQwittig and AIBN purified in ethanol at 50 ° C and recrystallized at 0 ° C
  • the reaction medium is homogenized under ultrasound at 50 ° C.
  • the medium is drawn under vacuum and then immersed in an oil bath heated at 70 ° C. for 24 hours.
  • the monolith is carefully extracted from the contacted tube with liquid nitrogen and then washed with 700 mL of THF in soxhlet for about 8 hours to remove the porogens and unreacted monomers. After purification, it is dried under vacuum at 200 ° C for 12 hours.
  • the synthesis yield is determined by an indirect method by UV-Visible spectrometry.
  • the extraction solvent is concentrated to determine, by UV spectrometry, the unreacted AQwittig monomer in order to determine the AQ functionality of the monolith.
  • the monolith is analyzed in UV, GC, SEM, BET and PIM.
  • AIBN is purified by crystallization in ethanol. After dissolving 5 g of AIBN in 50 mL of ethanol at 50 ° C, the solution is immediately filtered and the filtrate is cooled to 0 ° C. The AIBN crystallizes rapidly and the crystals obtained by filtration are dried under vacuum at room temperature and kept in a bottle protected from light.
  • the above detailed example relates to the preparation of monoliths from divinylbenzene as a crosslinking agent but has also been applied identically with EGDMA or DEGDMA crosslinking agents using the same amounts of reagents. number of moles.
  • the extraction solvent is concentrated to determine, by UV spectrometry, unreacted AQwittig monomer to determine the anthraquinone (AQ) functionality of the monolith.
  • the assay of grafted QA is performed by an indirect assay by evaluating the amount of unreacted QA.
  • the AQwittig has a characteristic band at 327 nm which makes it possible to go back up after a calibration to the non-grafted concentration of AQ.
  • the amount AQwittig grafted is the difference between the initial amount and the amount dosed.
  • UV-Vis spectrometry Determination of the monomer AQwittig
  • UV-Visible Assays are performed with Perkin Elmer Lambda Apparatus
  • the grafted anthraquinone is assayed by UV-Visible absorption in the following washing mixture: the THF solvent used for the purification of the monoliths, diluted in dichloromethane. After determining the absorbance at 327 nm of the solution, the amount of QA is determined based on pre-calibration with AQwittig solutions of known concentrations. The linearity of the calibration makes it possible to apply the Beer-Lambert law:
  • I is the optical path length (the thickness of the quartz cuvette of 1 cm)
  • the gravimetric efficiency (Y) in AQwittig is determined by making the ratio between the grafted mass and the mass introduced at the beginning.
  • the grafted QA (T AQ ) rate is determined after calculating the remaining mass (m r ) of AQwittig according to the following equations:
  • V m initial ⁇ TM r - 100 (%)
  • Grafted QA ( TQA ) on monoliths is between 8 and 11% AQ per gram of monolith.
  • the graft yield (Y) of grafted AQwittig, determined by UV, is greater than 99% in the case of the three types of monoliths.
  • ATG was performed using a Shimadzu model TGA-50TA. About 10 mg of product is placed on a platinum boat and then heated to 500 ° C., with a gradient of 10 ° C./min, under a nitrogen or oxidizing (air) atmosphere.
  • the apparatus used is a MTS QTest25 Elite tensile machine with a maximum force of 25 kN. It makes it possible to calculate the Young's modulus using a TestWorks 4 software. The measurements were performed on cylindrical samples (radius 10 mm, height 40 mm) with an initial compression speed imposed at 1 mm / min. . The length between the supports is equal to 35 mm. 3. Morphology of monoliths
  • the morphology of the monolithic catalysts can be analyzed according to various techniques described below.
  • the internal structure of the monoliths was visualized with a scanning electron microscope type JOEL JMS-6700 Field Emission between 2-5 kV.
  • the dry monoliths were first metallized with a layer of gold deposited for 20 seconds with a JOEL-JFC-1200 Fine Coater, to facilitate the evacuation of electrons to the surface.
  • Sample sections with a thickness of 50 and 75 nm are made on ultramicrotome ultracut E (Leica) using a diamond knife at a speed of 1 mm / sec floating on water. These sections are deposited on 600 mesh copper grids with fine hexagonal bars and are observed under a microscope.
  • Nitrogen adsorption porosimetry Monolith porosity (BET) The specific surface area of monoliths was measured by nitrogen adsorption at 77K with a Micrometrics ASAP2100 device, assuming that the surface of a single nitrogen molecule is from 16.2 to. The samples are degassed and dried under vacuum at 120 ° C for 24 hours before each measurement. By monitoring the pressure, the number of adsorbed molecules is determined and an adsorption isotherm is obtained which makes it possible to calculate the specific surface using the BET model (Brunauer, Emmett, Teller) based on the analytical calculation of the isotherms of adsorption determined experimentally. This method measures the (multimolecular) adsorption and nitrogen desorption on the surface of the monolith during its cooling with liquid nitrogen and allows to deduce the porosity from the isotherms.
  • BET Monolith porosity
  • adsorption equilibrium For a given temperature, the relationship between the amount of adsorbed gas (mass or volume) and its pressure is called adsorption equilibrium isotherm. It expresses the thermodynamic equilibrium between the gas phase and the solid phase.
  • the shape of the adsorption isotherms gives indications on the characteristics of the material.
  • six adsorption isotherm curves are described (Rouquerol, F. Llewellyn, P. Rouquerol, J. Luciani, L. Denoyel, R. Engineering Techniques 2003, P1050).
  • the type II adsorption isotherm is characteristic of a multimolecular adsorption and it is obtained with non-porous or macroporous adsorbents on the surface of which the adsorbed layer gradually thickens.
  • the type IV adsorption isotherm is obtained with mesoporous adsorbents in which a capillary condensation occurs.
  • the desorption of the condensed nitrogen by capillarity in the mesopores is not reversible: a hysteresis of the desorption is generally observed with respect to the adsorption.
  • the adsorption isotherms of type III and V are observed in the case of the adsorption of water vapor by a hydrophobic surface. They are much rarer for materials with weak adsorbent / adsorbable interactions.
  • the BET method makes it possible to determine in the dry state the total porosity of a monolith: micropores, mesopores and macropores.
  • Porosimetry by mercury intrusion Porosity of monoliths (PIM)
  • Mercury intrusion porosimetry is used to characterize the pore size distribution and porosity of macroporous materials. The measurements are carried out on a Micrometrics AutoPore IV 9500 device on samples whose mass is between 0.4 and 1 g.
  • the volume of non-wetting mercury (the contact angle of mercury, Q Hg , is generally between 1 10 and 160 ° depending on the surfaces considered) penetrates into the pores of the sample (under vacuum) as a function of the applied pressure mercury.
  • the diameter of the pore in which the mercury can penetrate is inversely proportional to the applied pressure: the smaller the pores, the greater the need for high pressure (Krajnc, P. Leber, N., Stefanec, D .; , S. Podgornik, A. Journal of Chromatography A 2005, 1065, (1), 69-73).
  • the cylindrical pore model and the variation of the intrusion volume as a function of the pressure make it possible to calculate the average pore diameter.
  • the porosity of the DEGDMA-based monolith is not measurable by the PIM technique due to the absence of mercury penetration. This monolith does not exhibit macroporosity. According to the results obtained by PIM measurement for EGDMA or DVB-based monoliths, these two types of monoliths present macropores with, in addition, mesopores in the case of the EGDMA-based monolith.
  • the cooking is carried out using the rotary digester of Smurfit Kappa Cellulose Pine.
  • the maritime pine peeling wood in the form of chips, is sorted using sieves of different sizes to use fractions of diameter 7 mm and thickness 4 mm.
  • the digester is an autoclave consisting of six shells, which are immersed in an oil bath.
  • the dryness is measured in an oven at 105 ° C for 24 hours on 200 g of damp wood.
  • each shell 450 g of wood chips (expressed in dry) are introduced including 180 g (40%) of thickness 4 mm and 270 g (60%) of diameter 7 mm.
  • the cooking conditions are different depending on the value of the targeted kappa index.
  • the example was carried out for a targeted kappa index of 25.
  • the white liquor is taken from the factory (industrial laundry).
  • Active alkali total amount of sodium hydroxide and sodium sulphide expressed in equivalent grams of NaOH or Na 2 0
  • sulphidity corresponding to the existing sulfur content defined as the ratio of sodium sulphide to active alkali
  • the active alkali content used in cooking varies between 9-22% and the sulphidity between 25-30%.
  • the dilution factor of 3.5 represents the ratio between the total amount of water contained in a shell (the sum between the water of the wood, the volume of white liquor and the filler) and the quantity of dry wood.
  • the digester rotated without the shells is preheated to 80 ° C. At this temperature, shells filled with wood, liquor, water and in some cases with the catalyst are introduced. For example, for an alkali of 20%, in a control shell is introduced about 360 g wet wood thickness 4 mm, 520 g wet wood diameter 7 mm, 770 mL of white liquor active alkali of 1 16 g / Na 2 0 and 380 mL of water.
  • the shells are cooled down by immersing them in cold water.
  • shells with monoliths they are recovered and kept in the black liquor.
  • the chips are prewashed overnight, defibrated for 2 minutes, washed and dewatered; pulp is obtained at the end of this series of operations.
  • the yield is calculated by weighing taking into account the dryness of the dough on 50 g.
  • a quantity of 50 g of the recovered paste is diluted in 2.5 L of water and defibrated for 10 minutes.
  • a sheet is made using the Noble Wood form with one liter of the diluted suspension. After drying the sheet on the Noble and Wood drier at 120 ° C to constant weight, the dry weight of the sheet is determined by weighing. This then makes it possible to calculate the volume necessary to take a gram of dough to measure the kappa index.
  • the kappa index of the dough which measures the degree of delignification of an unbleached dough, the following procedure was used.
  • the kappa number is obtained by oxidation of the residual lignin in the presence of a precise volume of potassium permanganate brought into contact with the pulp for a determined time. In the presence of lignin, there is consumption of permanganate which must be between 20% and 60% of the initial quantity.
  • the reaction is blocked by adding a solution of potassium iodide.
  • the liberated iodine is then determined by a solution of sodium thiosulphate in an acid medium (ISO 302: 2004 standard, Pulps - Determination of Kappa number, 2nd edition, French Association of Standardization (AFNOR), 2004).
  • Kappa index (V - V b
  • Vbianc corresponds to the volume of Na 2 S 2 0 3 consumed using only water (without paste).
  • St-DVB-AQ, St-EGDMA-AQ and St-DEGDMA-AQ monoliths have been found to be resistant under cooking conditions and do not degrade.
  • Example 7 Recycling Catalysts Example 7.1.
  • the monoliths are recovered completely and without loss during a first cooking and are tested again during a second cooking. Between two cooking, Monoliths are kept in black liquor and used without any purification steps. Black liquor keeps them in the same state of swelling and hydration at the end of cooking.
  • the Kappa index which accounts for the residual lignin content on the fibers (the lower it is, the better the delignification has been), was measured on graded pasta. This classification consists of separating the fibers from the incuits. Measurement of the Kappa index is the measurement of the kappa index at the end of the process, eliminating incuits.
  • Table 1 Classified Kappa Index ([IK] C ) according to the number of monolith recycling for active alkali of 22% compared to control cooks.
  • Table 2 Kappa index Classified according to the number of monoliths recycling for an active alkali of 26% compared to control cooks.
  • the first two bakes were made with a lot of wood different from the last three.

Abstract

The present invention relates to a supported anthraquinonic catalyst obtainable by radical polymerization of a reaction mixture containing: - styrene; - at least one initiator generating free radicals; - at least one at least difunctional crosslinking agent; - at least one expanding agent; and - at least one anthraquinonic styrene monomer having Formula (I), wherein n is a whole number from 1 to 5.

Description

NOUVEAUX CATALYSEURS ANTHRAQUINONIQUES SUPPORTÉS ET LEURS UTILISATIONS POUR LA CUISSON KRAFT  NOVEL SUPPORTED ANTHRAQUINONIC CATALYSTS AND THEIR USES FOR KRAFT COOKING
La présente invention a pour objet de nouveaux catalyseurs anthraquinoniques supportés, leurs procédés de préparation, et leurs utilisations notamment pour la cuisson kraft de copeaux de bois. The present invention relates to novel supported anthraquinone catalysts, processes for their preparation, and their uses, in particular for kraft cooking of wood chips.
L'impact économique de la filière forêt - bois - papier est important, notamment en France dans la région Aquitaine. Au sein de cette filière, l'industrie papetière, et plus précisément les industries fabriquant des pâtes cellulosiques, constituent un secteur économique primordial. The economic impact of the forest - wood - paper sector is important, particularly in France in the Aquitaine region. In this sector, the paper industry, and more precisely the industries producing cellulosic pulps, constitute a vital economic sector.
La plus grande production de pâtes utilise le procédé kraft comme mode d'extraction de la cellulose. Basé sur l'utilisation d'une solution de soude et de sulfure de sodium, le procédé kraft est aujourd'hui le procédé universel pour la fabrication de pâtes à papier chimiques. Celui-ci présente de nombreux avantages tels qu'un faible taux de lignine résiduelle et de bonnes propriétés mécaniques et physico-chimiques des fibres. Ce procédé est également autosuffisant en énergie et permet une diminution de la consommation en réactifs avec une régénération des réactifs inorganiques.  The largest pulp production uses the kraft process as a cellulose extraction method. Based on the use of sodium hydroxide solution and sodium sulphide, the kraft process is today the universal process for the production of chemical pulp. This has many advantages such as a low level of residual lignin and good mechanical and physico-chemical properties of the fibers. This process is also self-sufficient in energy and allows a reduction in reagent consumption with regeneration of inorganic reagents.
Malgré ces avantages, le procédé kraft présente des inconvénients non négligeables : rendements faibles (environ 45%) car une partie des hémicelluloses et de la cellulose est dégradée ; formation de dérivés soufrés volatils, responsables de nuisances olfactives....  Despite these advantages, the kraft process has significant disadvantages: low yields (about 45%) because some hemicelluloses and cellulose is degraded; formation of volatile sulfur derivatives, responsible for olfactory nuisances ....
Les contraintes environnementales imposent à l'industrie papetière d'aller vers une chimie plus propre et plus sûre mais qui reste compétitive (épuisement des ressources forestières, pollutions nuisibles pour l'homme et l'environnement). Des efforts s'inscrivant dans un développement durable ont déjà été réalisés tels que la plantation des forêts, le recyclage des papiers et cartons, le recours à la biomasse et le concept de bio-raffinerie, l'amélioration des procédés,...  Environmental constraints require the paper industry to move towards a cleaner and safer chemistry that remains competitive (depletion of forest resources, pollution harmful to humans and the environment). Sustainable development efforts have already been made, such as forest planting, paper and cardboard recycling, the use of biomass and the bio-refinery concept, process improvement, etc.
En particulier, l'utilisation de l'anthraquinone en quantité catalytique s'est révélée être très performante pour améliorer les cuissons soude et kraft. Elle permet à la fois d'améliorer le rendement en pâte cellulosique et d'accélérer la délignification. Malgré cette efficacité, la non régénération de l'anthraquinone et son coût trop élevé sont pour le moment défavorables à une utilisation industrielle généralisée. Il existe donc un besoin de disposer de catalyseurs efficaces pour la cuisson kraft du bois, pouvant être recyclés. In particular, the use of anthraquinone in catalytic amount has proved to be very effective in improving soda and kraft cooking. It allows both to improve the yield of cellulosic pulp and to speed up delignification. Despite this efficacy, the non-regeneration of anthraquinone and its high cost are currently unfavorable for widespread industrial use. There is therefore a need for effective catalysts for cooking wood kraft, which can be recycled.
La présente invention a donc pour but de fournir de nouveaux catalyseurs anthraquinoniques notamment destinés à la cuisson kraft du bois. The present invention therefore aims to provide new anthraquinone catalysts especially for kraft cooking wood.
La présente invention a également pour but de fournir de nouveaux catalyseurs anthraquinoniques entièrement recyclables.  The present invention also aims to provide new fully recyclable anthraquinone catalysts.
La présente invention a également pour but de fournir des catalyseurs anthraquinoniques efficaces pour la cuisson kraft du bois et permettant d'améliorer le rendement de ce procédé.  The present invention also aims to provide effective anthraquinone catalysts for wood kraft cooking and to improve the efficiency of this process.
Ainsi, la présente invention concerne un catalyseur anthraquinonique supporté, comprenant un support polymérique contenant en surface au moins un motif anthraquinone, ledit catalyseur anthraquinonique supporté étant susceptible d'être obtenu par polymérisation radicalaire d'un mélange réactionnel comprenant : Thus, the present invention relates to a supported anthraquinone catalyst, comprising a polymeric support containing on the surface at least one anthraquinone unit, said supported anthraquinone catalyst being capable of being obtained by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
- du styrène ;  styrene;
- au moins un amorceur générateur de radicaux libres ;  at least one initiator generating free radicals;
- au moins un agent de réticulation au moins difonctionnel, choisi dans le groupe constitué du divinylbenzène, du diméthacrylate d'éthylène glycol, du diméthacrylate de di(éthylène glycol), de composés comprenant une chaîne alkyle, interrompue par un ou plusieurs groupements -((CH2)kO)m avec 2<k<5, 1 <m<3, substitué(s) en position a ou ω par au moins une fonction acrylate, méthacrylate, vinylique ou styrénique, et de leurs mélanges ; at least one at least one difunctional crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, compounds comprising an alkyl chain, interrupted by one or more groups; (CH 2 ) k O) m with 2 <k <5, 1 <m <3, substituted in position a or ω by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function, and mixtures thereof;
- au moins un agent porogène ; et  at least one porogenic agent; and
- au moins un monomère styrénique anthraquinonique de formule (I)  at least one anthraquinone styrene monomer of formula (I)
dans laquelle n est un nombre entier variant de 1 à 5. La présente invention concerne également un procédé de préparation d'un catalyseur anthraquinonique supporté tel que défini ci-dessus, par polymérisation radicalaire d'un mélange réactionnel comprenant : in which n is an integer ranging from 1 to 5. The present invention also relates to a process for the preparation of a supported anthraquinone catalyst as defined above, by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
- du styrène ;  styrene;
- au moins un amorceur générateur de radicaux libres ;  at least one initiator generating free radicals;
- au moins un agent de réticulation au moins difonctionnel tel que défini ci-dessus ;  at least one at least difunctional crosslinking agent as defined above;
- au moins un agent porogène ; et  at least one porogenic agent; and
- au moins un monomère styrénique anthraquinonique de formule (I) telle que définie ci-dessus.  at least one anthraquinone styrenic monomer of formula (I) as defined above.
Polymérisation radicalaire Radical polymerization
Le catalyseur anthraquinonique selon l'invention est obtenu selon un procédé bien connu de l'homme du métier, la polymérisation radicalaire. Ce procédé s'effectue par croissance et par propagation de macroradicaux. Ces macroradicaux, dotés d'un temps de vie très faible, se recombinent de façon irréversible par couplage ou dismutation.  The anthraquinone catalyst according to the invention is obtained according to a process well known to those skilled in the art, radical polymerization. This process is carried out by growth and propagation of macroradicals. These macroradicals, with a very short life time, recombine irreversibly by coupling or disproportionation.
Un tel procédé consiste en une polymérisation en chaîne qui fait intervenir comme espèce active des radicaux. Il comprend des réactions d'amorçage, de propagation, de terminaison et de transfert de chaîne.  Such a process consists of a chain polymerization which involves radicals as active species. It includes priming, propagation, termination and chain transfer reactions.
La première étape d'un tel procédé consiste en la génération de radicaux dits primaires à l'aide d'un amorceur radicalaire tel que défini ci-après. The first step of such a method consists in the generation of so-called primary radicals using a free radical initiator as defined below.
Selon un mode de réalisation, le procédé utilisé peut être un procédé de polymérisation radicalaire dite "contrôlée" ou "vivante", qui est également un procédé bien connu de l'homme du métier. Parmi ces procédés bien connus de polymérisation radicalaire contrôlée, on peut par exemple mentionner les procédés RAFT (transfert de chaîne par addition-fragmentation réversible) ou NMRP (polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes).  According to one embodiment, the method used may be a so-called "controlled" or "living" radical polymerization process, which is also a process well known to those skilled in the art. Among these well-known methods of controlled radical polymerization, mention may be made, for example, of the RAFT (reversible addition-fragmentation chain transfer) or NMRP (nitroxide-controlled radical polymerization) methods.
Selon un mode de réalisation, la polymérisation est effectuée dans un moule par simple chauffage. Le mélange réactionnel est tel que défini ci-dessus et comprend un ou plusieurs monomères dont un agent de réticulation, un ou plusieurs agents porogènes et un amorceur. A la fin de la polymérisation, le catalyseur est obtenu sous forme d'un monolithe qui est purifié avec un solvant plus volatil afin d'éliminer les agents porogènes plus lourds et les réactifs n'ayant pas réagi. According to one embodiment, the polymerization is carried out in a mold by simple heating. The reaction mixture is as defined above and comprises one or more monomers including a crosslinking agent, one or more porogens and an initiator. At the end of the polymerization, the catalyst is obtained in the form of a monolith which is purified with a more volatile solvent to remove the heavier blowing agents and reagents unreacted.
A titre de monomères utilisés pour préparer les catalyseurs, on utilise notamment le styrène. Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel susmentionné comprend de 10% à 30% en poids de styrène par rapport au poids total de mélange réactionnel. De préférence, la teneur en poids du styrène dans le mélange réactionnel est comprise entre 15% et 25%, et de préférence entre 20% et 25%. Monomers used to prepare the catalysts include styrene. According to one embodiment, the above-mentioned reaction mixture comprises from 10% to 30% by weight of styrene relative to the total weight of the reaction mixture. Preferably, the weight content of styrene in the reaction mixture is between 15% and 25%, and preferably between 20% and 25%.
Amorceur ignitor
Comme indiqué ci-dessus, le procédé de polymérisation est initié par addition d'un amorceur (ou initiateur) de polymérisation. Ces amorceurs sont désignés "amorceurs générateurs de radicaux libres".  As indicated above, the polymerization process is initiated by addition of a polymerization initiator (or initiator). These initiators are called "free radical initiators".
Parmi ces amorceurs, on peut citer les amorceurs thermiques, redox ou encore les amorceurs pour la polymérisation radicalaire contrôlée.  Among these initiators, mention may be made of thermal initiators, redox or initiators for controlled radical polymerization.
Les amorceurs thermiques sont choisis parmi les amorceurs générant les radicaux par décomposition thermique. Des exemples comprennent les peresters organiques (t-butylperoxypivalate, t-amylperoxypivalate, t-butylperoxy-2- éthylhexanoate, etc) ; des composés organiques de type azo, par exemple le chlorhydrate d'azo-bis-amidino-propane, l'azo-bis-isobutyronitrile, l'azo-bis-2,4- diméthylvaléronitrile, etc) ; les peroxydes inorganiques et organiques, par exemple le peroxyde d'hydrogène, le peroxyde de benzoyie et le peroxyde de butyle.  The thermal initiators are chosen from initiators that generate the radicals by thermal decomposition. Examples include organic peresters (t-butylperoxypivalate, t-amylperoxypivalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, etc.); organic compounds of the azo type, for example azobisamidinopropane hydrochloride, azobisisobutyronitrile, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile, etc.); inorganic and organic peroxides, for example hydrogen peroxide, benzoyl peroxide and butyl peroxide.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'amorceur utilisé est un peroxyde organique ou un composé organique de type azo. Un tel amorceur est de préférence le peroxyde de benzoyie ou l'azobisisobutyronitrile (AIBN), et est préférentiellement l'AIBN.  According to an advantageous embodiment of the invention, the initiator used is an organic peroxide or an organic compound of azo type. Such an initiator is preferably benzoyl peroxide or azobisisobutyronitrile (AIBN), and is preferably AIBN.
Parmi les amorceurs, on peut également citer les amorceurs redox, pour lesquels la production de radicaux résulte d'une réaction d'oxydoréduction. On peut notamment citer des systèmes d'initiateurs redox, tels que ceux comprenant des agents oxydants, tels que les persu liâtes (notamment les persulfates d'ammonium ou de métaux alcalins, etc) ; les chlorates et les bromates (y compris les chlorates et/ou les bromates inorganiques ou organiques) ; les agents réducteurs tels que les sulfites et bisulfites (y compris les sulfites ou bisulfites inorganiques et/ou organiques) ; l'acide oxalique et l'acide ascorbique ainsi que les mélanges de deux ou plusieurs de ces composés.  Among the initiators, mention may also be made of redox initiators, for which the production of radicals results from a redox reaction. Mention may in particular be made of redox initiator systems, such as those comprising oxidizing agents, such as binders (especially ammonium or alkali metal persulfates, etc.); chlorates and bromates (including inorganic or organic chlorates and / or bromates); reducing agents such as sulphites and bisulphites (including inorganic and / or organic sulphites or bisulfites); oxalic acid and ascorbic acid as well as mixtures of two or more of these compounds.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel susmentionné comprend de 0,1 % à 5% en poids d'amorceur par rapport au poids total de mélange réactionnel. De préférence, la teneur en poids d'amorceur dans le mélange réactionnel est comprise entre 0,5% et 3%. Agent de réticulation According to one embodiment, the above-mentioned reaction mixture comprises from 0.1% to 5% by weight of initiator relative to the total weight of the reaction mixture. Preferably, the content by weight of initiator in the reaction mixture is between 0.5% and 3%. Crosslinking agent
Comme indiqué ci-dessus, le milieu réactionnel comprend également au moins un agent de réticulation.  As indicated above, the reaction medium also comprises at least one crosslinking agent.
Cet agent de réticulation est un agent au moins difonctionnel.  This crosslinking agent is an at least difunctional agent.
Selon un mode de réalisation, cet agent de réticulation est un composé comprenant une chaîne alkyle interrompue par un ou plusieurs groupements -((CH2)kO)m avec 2<k<5, 1 <m<3, le(s)dit(s) groupement(s) étant substitué(s) en position a ou ω par au moins une fonction acrylate, méthacrylate, vinylique ou styrénique. According to one embodiment, this crosslinking agent is a compound comprising an alkyl chain interrupted by one or more groups - ((CH 2 ) k O) m with 2 <k <5, 1 <m <3, the (s) said group (s) being substituted in the α or ω position by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function.
Un agent de réticulation selon l'invention comprend par exemple au moins deux fonctions notamment choisies indépendamment parmi les fonctions acrylate, méthacrylate, vinylique et styrénique.  A crosslinking agent according to the invention comprises, for example, at least two functions, chosen in particular from the acrylate, methacrylate, vinyl and styrene functional groups.
En particulier, l'agent de réticulation selon l'invention comprend au moins deux fonctions vinyliques ou au moins deux fonctions (méth)acrylates.  In particular, the crosslinking agent according to the invention comprises at least two vinyl functional groups or at least two (meth) acrylate functional groups.
Selon un mode de réalisation, l'agent de réticulation est un agent de réticulation choisi dans le groupe constitué du divinylbenzène, du diméthacrylate d'éthylène glycol, du diméthacrylate de di(éthylène glycol), et de leurs mélanges.  In one embodiment, the crosslinking agent is a crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, and mixtures thereof.
De préférence, l'agent de réticulation selon l'invention est le diméthacrylate de di(éthylène glycol).  Preferably, the crosslinking agent according to the invention is di (ethylene glycol) dimethacrylate.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel susmentionné comprend de 1 0% à 30% en poids d'agent de réticulation par rapport au poids total de mélange réactionnel. De préférence, la teneur en poids d'agent de réticulation dans le mélange réactionnel est comprise entre 12% et 25%, et de préférence entre 15% et 20%.  According to one embodiment, the aforementioned reaction mixture comprises from 10% to 30% by weight of crosslinking agent relative to the total weight of the reaction mixture. Preferably, the content by weight of crosslinking agent in the reaction mixture is between 12% and 25%, and preferably between 15% and 20%.
Agent porogène Porogenic agent
Le mélange réactionnel comprend également au moins un agent porogène, et de préférence au moins deux agents porogènes.  The reaction mixture also comprises at least one porogenic agent, and preferably at least two porogenic agents.
Selon un mode de réalisation, l'agent porogène est choisi parmi les composés dans lesquels le catalyseur est insoluble et dans lesquels les monomères styréniques anthraquinoniques de formule (I) sont solubles à la température du procédé de l'invention.  According to one embodiment, the blowing agent is chosen from compounds in which the catalyst is insoluble and in which the styrene-containing anthraquinone monomers of formula (I) are soluble at the temperature of the process of the invention.
Les agents porogènes ne réagissent pas pendant la polymérisation mais participent à la formation des pores. Ils restent piégés dans les pores, entourés de la masse de polymère jusqu'à la fin de la réaction. Leur fraction volumique est liée à la porosité. Selon un mode de réalisation, le point d'ébullition de ces composés est supérieur à la température de polymérisation. The blowing agents do not react during the polymerization but participate in the formation of pores. They remain trapped in the pores, surrounded by the polymer mass until the end of the reaction. Their volume fraction is related to porosity. According to one embodiment, the boiling point of these compounds is higher than the polymerization temperature.
Selon un mode de réalisation, l'agent porogène est choisi dans le groupe constitué du toluène, des alcools à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone, et de préférence de 10 à 20 atomes de carbone, des alcanes à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone, et de préférence de 10 à 20 atomes de carbone, des oligomères d'éthylène glycol et de leurs mélanges.  According to one embodiment, the blowing agent is selected from the group consisting of toluene, long chain alcohols comprising at least 10 carbon atoms, and preferably from 10 to 20 carbon atoms, long chain alkanes comprising at least less than 10 carbon atoms, and preferably from 10 to 20 carbon atoms, oligomers of ethylene glycol and mixtures thereof.
Le terme "oligomère d'éthylène glycol" désigne dans le cadre de la présente invention un composé constitué d'au moins deux unités éthylène glycol. Un tel composé peut être représenté par exemple par la formule H-(OCH2CH2)i-OH, i étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, et de préférence inférieur à 4. The term "oligomer of ethylene glycol" refers in the context of the present invention to a compound consisting of at least two ethylene glycol units. Such a compound can be represented for example by the formula H- (OCH 2 CH 2 ) i -OH, i being an integer greater than or equal to 2, and preferably less than 4.
De préférence, le catalyseur anthraquinonique supporté selon l'invention est obtenu par le procédé susmentionné comprenant la mise en œuvre d'un mélange d'au moins deux agents porogènes.  Preferably, the anthraquinone supported catalyst according to the invention is obtained by the aforementioned method comprising the implementation of a mixture of at least two porogenic agents.
Selon un mode de réalisation, l'agent porogène est un mélange d'au moins deux composés choisis dans le groupe constitué du toluène, des alcools à longue chaîne carbonée comprenant au moins 10 atomes de carbone, des alcanes à longue chaîne au moins 10 atomes de carbone et des oligomères d'éthylène glycol.  According to one embodiment, the blowing agent is a mixture of at least two compounds selected from the group consisting of toluene, long-chain carbon alcohols comprising at least 10 carbon atoms, long-chain alkanes of at least 10 atoms of carbon and oligomers of ethylene glycol.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel comprend du dodécanol et/ou du toluène à titre d'agent porogène. De préférence, l'agent porogène est un mélange de dodécanol et de toluène.  According to one embodiment, the reaction mixture comprises dodecanol and / or toluene as a blowing agent. Preferably, the blowing agent is a mixture of dodecanol and toluene.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel susmentionné comprend de 10% à 60% en poids d'agent(s) porogène(s) par rapport au poids total de mélange réactionnel. De préférence, la teneur en poids d'agent(s) porogène(s) dans le mélange réactionnel est comprise entre 30% et 60%, et de préférence entre 50% et 60%.  According to one embodiment, the above-mentioned reaction mixture comprises from 10% to 60% by weight of porogenic agent (s) relative to the total weight of the reaction mixture. Preferably, the content by weight of agent (s) porogen (s) in the reaction mixture is between 30% and 60%, and preferably between 50% and 60%.
Monomère de formule (I) Monomer of formula (I)
Le mélange réactionnel selon l'invention comprend également au moins un monomère de formule (I) telle que définie ci-dessus.  The reaction mixture according to the invention also comprises at least one monomer of formula (I) as defined above.
Ce monomère est un monomère de la famille des anthraquinones.  This monomer is a monomer of the anthraquinone family.
De préférence, dans la formule (I), n est égal à 2.  Preferably, in formula (I), n is 2.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel susmentionné comprend moins de 10% en poids de monomère styrénique anthraquinonique de formule (I). De préférence, la teneur en poids de monomère styrénique anthraquinonique de formule (I) dans le mélange réactionnel est comprise entre 0,01 % et 10%, et de préférence entre 5% et 10%. According to one embodiment, the aforementioned reaction mixture comprises less than 10% by weight of anthraquinone styrene monomer of formula (I). Preferably, the content by weight of styrenic monomer anthraquinone of formula (I) in the reaction mixture is between 0.01% and 10%, and preferably between 5% and 10%.
Selon un mode de réalisation préféré, le mélange réactionnel susmentionné comprend :  According to a preferred embodiment, the aforementioned reaction mixture comprises:
- de 10% à 30% en poids de styrène par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 10% to 30% by weight of styrene relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 0,1 % à 5% en poids d'amorceur, notamment d'AIBN, par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 0.1% to 5% by weight of initiator, in particular of AIBN, relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 10% à 30% en poids d'agent de réticulation, notamment de diméthacrylate de di(éthylène glycol), par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 10% to 30% by weight of crosslinking agent, in particular di (ethylene glycol) dimethacrylate, relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 10% à 60% en poids d'agent(s) porogène(s), de préférence d'un mélange de dodécanol et de toluène, par rapport au poids total de mélange réactionnel ; et from 10% to 60% by weight of porogen (s), preferably a mixture of dodecanol and toluene, relative to the total weight of the reaction mixture; and
- moins de 10% en poids de monomère styrénique anthraquinonique de formule (I), notamment dans laquelle n=2. less than 10% by weight of anthraquinone styrenic monomer of formula (I), in particular in which n = 2.
Catalyseur Catalyst
Les catalyseurs selon l'invention sont des catalyseurs supportés qui comprennent un support polymérique contenant en surface au moins un motif anthraquinone. Ce motif anthraquinone est issu du monomère de formule (I) susmentionnée.  The catalysts according to the invention are supported catalysts which comprise a polymeric support containing on the surface at least one anthraquinone unit. This anthraquinone unit is derived from the aforementioned monomer of formula (I).
Ces catalyseurs comprennent donc un support de nature polymérique sur lequel sont greffés des motifs anthraquinone.  These catalysts thus comprise a support of polymeric nature on which anthraquinone units are grafted.
Selon un mode de réalisation, les catalyseurs anthraquinoniques supportés selon l'invention comprennent de 5% à 20%, de préférence de 8% à 1 1 %, en poids d'anthraquinone par rapport au poids total de catalyseur anthraquinone supporté.  According to one embodiment, the anthraquinone catalysts supported according to the invention comprise from 5% to 20%, preferably from 8% to 1%, by weight of anthraquinone relative to the total weight of supported anthraquinone catalyst.
Les catalyseurs selon l'invention sont notamment sous la forme de monolithes.  The catalysts according to the invention are in particular in the form of monoliths.
Les monolithes sont des matériaux poreux et solides formés en un seul morceau. Selon l'invention, ils sont de nature polymérique (organique).  Monoliths are porous and solid materials formed in one piece. According to the invention, they are polymeric (organic) in nature.
Les catalyseurs selon l'invention peuvent également être désignés comme "monolithes organiques rigides macroporeux", ou comme catalyseurs anthraquinoniques monolithiques ou catalyseurs monolithiques.  The catalysts according to the invention can also be designated as "macroporous rigid organic monoliths", or as monolithic anthraquinone catalysts or as monolithic catalysts.
Les catalyseurs monolithiques selon l'invention se différencient des catalyseurs usuellement utilisés en émulsion, à savoir sous forme de particules. Les catalyseurs selon l'invention ne sont pas sous forme de particules mais de monolithes comme indiqué ci-dessus. The monolithic catalysts according to the invention are different from the catalysts usually used in emulsion, namely in the form of particles. The Catalysts according to the invention are not in the form of particles but of monoliths as indicated above.
La caractéristique principale de ces monolithes est leur porosité qui persiste même à l'état sec. Ils sont constitués de plusieurs grains (microsphères) agrégés sous forme de clusters (agrégats de grains) et présentent des pores dont la taille est fortement dépendante de la composition du mélange de polymérisation (mélange réactionnel). Les "pores" sont des vides irréguliers formés entre et dans les clusters. Ils sont interconnectés et ils forment des canaux qui permettent au monolithe d'être pénétré dans sa profondeur par des solutés et des solvants.  The main characteristic of these monoliths is their porosity which persists even in the dry state. They consist of several grains (microspheres) aggregated in the form of clusters (aggregates of grains) and have pores whose size is highly dependent on the composition of the polymerization mixture (reaction mixture). "Pores" are irregular voids formed between and in clusters. They are interconnected and form channels that allow the monolith to be penetrated in its depth by solutes and solvents.
Les propriétés mécaniques de ces matériaux sont liées à la très forte réticulation de leur réseau.  The mechanical properties of these materials are related to the very strong crosslinking of their network.
Les catalyseurs obtenus selon l'invention sont donc des matériaux poreux constitués de pores de formes et de tailles variables. Les pores sont classés selon leur taille en trois catégories :  The catalysts obtained according to the invention are therefore porous materials consisting of pores of varying shapes and sizes. The pores are classified according to their size in three categories:
- micropores avec des diamètres de pores (dp0res) inférieurs à 2 nm, - micropores with pore diameters (d p0 res) of less than 2 nm,
- mésopores avec des dp0res compris entre 2 nm et 50 nm, mesopores with dp0 res between 2 nm and 50 nm,
- macropores avec des dp0res supérieurs à 50 nm. macropores with dp0 res greater than 50 nm.
Selon un mode de réalisation, le catalyseur de l'invention est un monolithe mésoporeux.  According to one embodiment, the catalyst of the invention is a mesoporous monolith.
La structure poreuse des monolithes peut être évaluée en utilisant plusieurs techniques parmi lesquelles :  The porous structure of monoliths can be evaluated using several techniques among which:
1 ) les mesures d'adsorption et de désorption d'azote (BET) qui permettent de déterminer la surface spécifique,  1) the nitrogen adsorption and desorption (BET) measurements which make it possible to determine the specific surface,
2) les mesures de porosimétrie par intrusion au mercure (PIM) qui permettent de déterminer la distribution de la taille des pores,  2) mercury intrusion porosimetry (PIM) measurements that determine the pore size distribution,
3) la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique à transmission (MET) et la microscopie de force atomique (AFM) qui permettent de visualiser la morphologie des monolithes,  (3) scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM) to visualize the morphology of monoliths,
4) la chromatographie d'exclusion stérique inverse (ISEC) utilisée pour déterminer la structure poreuse par calcul mathématique à partir des temps d'élution d'une série de standards de masse molaire connue à travers une colonne monolithique considérée comme phase stationnaire. Les mesures ISEC montrent la porosité des monolithes à l'état humide tandis que toutes les autres techniques caractérisent la porosité du matériau sec et supposent que leur porosité ne change pas quand ils sont en présence d'une phase liquide. Par ailleurs, dans le cas des mesures d'adsorption et de désorption d'azote, l'allure des isothermes d'adsorption donne des indications sur le type de porosité du matériau : macro-, méso- ou microporeux. 4) reverse steric exclusion chromatography (ISEC) used to determine the porous structure by mathematical calculation from the elution times of a series of known molar mass standards through a monolithic column considered stationary phase. ISEC measurements show the porosity of wet monoliths while all other techniques characterize the porosity of the dry material and assume that their porosity does not change when they are in the presence of a liquid phase. Moreover, in the case of nitrogen adsorption and desorption measurements, the appearance of the adsorption isotherms gives indications on the type of porosity of the material: macro-, meso- or microporous.
Selon l'invention, le diamètre moyen des pores des catalyseurs à l'état sec peut varier de 5 nm à 10 nm comme mesuré par la méthode BET (comme détaillé dans la partie expérimentale ci-après) et de 50 nm à 300 nm comme mesuré par porosité mercure (comme détaillé dans la partie expérimentale ci-après).  According to the invention, the average pore diameter of the catalysts in the dry state can vary from 5 nm to 10 nm as measured by the BET method (as detailed in the experimental section below) and from 50 nm to 300 nm as measured by mercury porosity (as detailed in the experimental section below).
Les catalyseurs monolithiques selon l'invention prennent la forme du réacteur de polymérisation (tube ou colonne), ce dernier pouvant être constitué de différentes matières : verre, acier, silicone, polymères synthétiques,....  The monolithic catalysts according to the invention take the form of the polymerization reactor (tube or column), the latter may consist of different materials: glass, steel, silicone, synthetic polymers, ....
Selon la nature du moule utilisé pour préparer ces catalyseurs, ils peuvent avoir plusieurs formes géométriques, telles que des cylindres ou des billes. Selon un mode de réalisation préféré, les catalyseurs de l'invention ont une forme cylindrique.  Depending on the nature of the mold used to prepare these catalysts, they may have several geometric shapes, such as cylinders or balls. According to a preferred embodiment, the catalysts of the invention have a cylindrical shape.
Le diamètre des monolithes synthétisés peut être compris entre 10 micromètres par exemple pour des colonnes chromatographiques et 25 millimètres voire jusqu'à 200 millimètres par exemple pour des milieux réactionnels.  The diameter of the monoliths synthesized can be between 10 micrometers for example for chromatographic columns and 25 millimeters or even up to 200 millimeters for example for reaction media.
Selon un mode de réalisation, le catalyseur anthraquinonique supporté présente une surface spécifique, déterminée par la méthode BET, supérieure ou égale à 20 m2/g, et de préférence comprise entre 20 et 200 m2/g. According to one embodiment, the supported anthraquinone catalyst has a specific surface area, determined by the BET method, greater than or equal to 20 m 2 / g, and preferably between 20 and 200 m 2 / g.
La surface des pores associée à celle des grains par unité de masse représente la surface spécifique du matériau poreux. La principale contribution à la surface spécifique provient des micropores et ensuite des mésopores. Plus il y a de micropores, plus la surface spécifique est grande. Les macropores ont, quant à eux, une contribution négligeable à la surface spécifique mais permettent au liquide de circuler à l'intérieur du monolithe à une pression relativement basse. Ce sont eux qui vont permettre de soutenir le débit hydraulique ou électroosmotique dans le monolithe et permettre le transfert de masse convectif .  The pore surface associated with that of the grains per unit mass represents the specific surface area of the porous material. The main contribution to the specific surface comes from micropores and then mesopores. The more micropores there are, the greater the specific surface area. Macropores have a negligible contribution to the specific surface but allow the liquid to circulate inside the monolith at a relatively low pressure. They are the ones that will support the hydraulic or electroosmotic flow in the monolith and allow convective mass transfer.
Les catalyseurs anthraquinoniques supportés selon l'invention présentent des propriétés mécaniques intéressantes. En particulier, le module d'Young de ces catalyseurs peut être compris entre 100 MPa et 400 MPa.  The anthraquinone catalysts supported according to the invention have interesting mechanical properties. In particular, the Young's modulus of these catalysts can be between 100 MPa and 400 MPa.
Le module d'Young caractérisant le comportement élastique du matériau a été estimé en considérant le monolithe sous forme rectangulaire de largeur et de hauteur égale à 10 mm et de longueur entre appuis de 35 mm.  The Young's modulus characterizing the elastic behavior of the material was estimated by considering the monolith in rectangular form of width and height equal to 10 mm and length between supports of 35 mm.
Les catalyseurs selon l'invention présentent également l'avantage de pouvoir être recyclés, c'est-à-dire qu'ils peuvent être utilisés au moins une nouvelle fois après une première utilisation, et ce tout en conservant leurs propriétés catalytiques. Ils peuvent de façon avantageuse être réutilisés plusieurs fois après leur première utilisation. De préférence, ils sont recyclés, c'est-à-dire réutilisés, pour au moins 4, voire 5, voire 6 fois. The catalysts according to the invention also have the advantage of being able to be recycled, that is to say that they can be used at least once again after a first use, and this while retaining their catalytic properties. They can advantageously be reused several times after their first use. Preferably, they are recycled, that is to say reused, for at least 4, even 5 or even 6 times.
Ce caractère de recyclabilité est particulièrement avantageux notamment par rapport aux catalyseurs classiques sous forme de particules.  This recyclability character is particularly advantageous especially with respect to conventional catalysts in the form of particles.
Applications applications
La présente invention concerne également l'utilisation du catalyseur anthraquinonique supporté tel que défini ci-dessus, pour catalyser la cuisson kraft ou alcaline du bois ou de biomasse lignocellulosique.  The present invention also relates to the use of the supported anthraquinone catalyst as defined above, for catalyzing the kraft or alkaline cooking of wood or lignocellulosic biomass.
La cuisson alcaline du bois (ou procédé soude) est le procédé alcalin de cuisson le plus simple, dans lequel le bois est traité avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à une température comprise entre 150°C et 170°C. En fin de cuisson, la liqueur noire contenant les dérivés organiques et inorganiques dissous est concentrée par évaporation et brûlée. Le résidu obtenu est le carbonate de sodium qui va être transformé en soude par caustification avec l'hydroxyde de calcium. Ce procédé permet d'isoler les fibres de cellulose après élimination d'une grande partie de la lignine et des hémicelluloses.  Alkaline cooking of wood (or soda process) is the simplest alkaline cooking method, in which the wood is treated with an aqueous solution of sodium hydroxide at a temperature between 150 ° C and 170 ° C. At the end of cooking, the black liquor containing dissolved organic and inorganic derivatives is concentrated by evaporation and burned. The residue obtained is the sodium carbonate which will be converted into sodium by caustification with calcium hydroxide. This process makes it possible to isolate the cellulose fibers after removal of a large part of the lignin and hemicelluloses.
Le procédé kraft, appelé également procédé au sulfate, est un procédé dans lequel le sulfate de sodium est utilisé comme produit chimique dans la régénération de la liqueur de cuisson. Ce procédé est utilisé aujourd'hui dans la plupart des papeteries qui sont facilement reconnaissables grâce à l'odeur donnée par les composés soufrés volatils formés au cours de la cuisson.  The kraft process, also known as the sulphate process, is a process in which sodium sulphate is used as a chemical in the regeneration of the cooking liquor. This process is used today in most paper mills which are easily recognizable thanks to the smell given by volatile sulfur compounds formed during cooking.
Typiquement, les copeaux de bois sont traités à une température de 160°C- 180°C (pression 8-9 bars) pendant 2 à 3 heures dans un réacteur chimique appelé lessiveur en présence d'une solution aqueuse de soude (NaOH) et de sulfure de sodium (Na2S) appelée "liqueur blanche". Typically, the wood chips are treated at a temperature of 160 ° C. to 180 ° C. (8-9 bar pressure) for 2 to 3 hours in a chemical reactor called digester in the presence of an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulphide (Na 2 S) called "white liquor".
La liqueur récupérée en fin de cuisson appelée "liqueur noire" contient principalement des sels inorganiques et des composés organiques constitués de lignine et des polysaccharides obtenus par dégradation mais également de faibles quantités d'extractibles. Pendant cette cuisson, la lignine est dissoute libérant les fibres cellulosiques.  The liquor recovered at the end of cooking called "black liquor" contains mainly inorganic salts and organic compounds consisting of lignin and polysaccharides obtained by degradation but also small amounts of extractives. During this cooking, the lignin is dissolved releasing the cellulosic fibers.
La présente invention concerne également un procédé de préparation d'une pâte cellulosique, comprenant une étape de cuisson kraft ou alcaline de copeaux de bois ou de biomasse lignocellulosique à une température comprise entre 130°C et 180°C pendant une durée de 30 minutes à 120 minutes, en présence d'eau, de catalyseur anthraquinonique supporté tel que défini ci-dessus, et d'une solution aqueuse de soude et/ou de sulfure de sodium. The present invention also relates to a process for the preparation of a cellulosic pulp, comprising a kraft or alkaline cooking step of wood chips or of lignocellulosic biomass at a temperature of between 130.degree. 180 ° C for a period of 30 minutes to 120 minutes, in the presence of water, supported anthraquinone catalyst as defined above, and an aqueous solution of sodium hydroxide and / or sodium sulfide.
L'invention concerne donc également la mise en œuvre du procédé soude ou du procédé kraft mentionnés ci-dessus avec le catalyseur selon l'invention.  The invention therefore also relates to the implementation of the sodium process or kraft process mentioned above with the catalyst according to the invention.
Ce procédé consiste à mettre en présence des copeaux de bois ou de biomasse lignocellulosique avec de l'eau, ledit catalyseur et une solution aqueuse de soude et/ou de sulfure de sodium (selon la technologie appliquée).  This process consists in bringing wood chips or lignocellulosic biomass with water, said catalyst and an aqueous solution of sodium hydroxide and / or sodium sulphide (depending on the applied technology).
Selon un mode de réalisation, la teneur en poids d'alcali actif, à savoir la teneur en poids de soude et de sulfure de sodium, exprimée en grammes équivalents de NaOH ou de Na20, est comprise entre 9% et 26% par rapport au poids total de bois sec (copeaux de bois ou biomasse lignocellulosique). According to one embodiment, the content by weight of active alkali, namely the weight content of sodium hydroxide and sodium sulphide, expressed in equivalent grams of NaOH or Na 2 O, is between 9% and 26% by weight. relative to the total weight of dry wood (wood chips or lignocellulosic biomass).
Selon un mode de réalisation, la sulfidité S, correspondant au taux de soufre existant défini comme le rapport entre le sulfure de sodium et l'alcali actif, va de 25% à 35%.  According to one embodiment, the sulfide S, corresponding to the existing sulfur content defined as the ratio between sodium sulphide and active alkali, ranges from 25% to 35%.
Selon un mode de réalisation, le facteur de dilution va de 3 à 4,5 (le facteur de dilution représente le rapport entre la quantité totale d'eau (somme de l'eau contenue dans le bois plus le volume de liqueur blanche) et la quantité de bois sec).  According to one embodiment, the dilution factor ranges from 3 to 4.5 (the dilution factor represents the ratio between the total amount of water (sum of the water contained in the wood plus the volume of white liquor) and the amount of dry wood).
Selon un mode de réalisation, la teneur en catalyseur anthraquinonique selon l'invention est inférieure à 0,5% en poids par rapport au poids de bois sec utilisé.  According to one embodiment, the content of anthraquinone catalyst according to the invention is less than 0.5% by weight relative to the weight of dry wood used.
L'utilisation des catalyseurs selon l'invention est particulièrement avantageuse dans le cadre du procédé kraft car les rendements sont améliorés par rapport à un procédé kraft avec les catalyseurs anthraquinoniques selon l'état de la technique.  The use of the catalysts according to the invention is particularly advantageous in the context of the kraft process because the yields are improved compared to a kraft process with the anthraquinone catalysts according to the state of the art.
De plus, ces catalyseurs permettent d'utiliser une quantité moindre de réactifs (soude et sulfure de sodium) par rapport aux procédés kraft avec les catalyseurs anthraquinoniques selon l'état de la technique.  In addition, these catalysts make it possible to use a lesser amount of reagents (sodium hydroxide and sodium sulphide) compared to the kraft processes with the anthraquinone catalysts according to the state of the art.
La présente invention concerne également un procédé de préparation de peroxyde d'hydrogène, comprenant une étape d'hydrogénation du catalyseur anthraquinonique supporté tel que défini ci-dessus, suivie d'une étape d'oxydation par l'oxygène de l'air. EXEMPLES The present invention also relates to a process for preparing hydrogen peroxide, comprising a step of hydrogenation of the supported anthraquinone catalyst as defined above, followed by a step of oxidation with oxygen in the air. EXAMPLES
Les réactifs utilisés sont commercialement disponibles chez Sigma-AIdrich. The reagents used are commercially available from Sigma-Aldrich.
Exemple 1 : Préparation d'un monomère styrénique anthraquinonique de formule (I) Example 1 Preparation of an Anthraquinone Styrenic monomer of Formula (I)
Cet exemple concerne la préparation du monomère de formule suivante :  This example relates to the preparation of the monomer of the following formula:
La synthèse de ce monomère, dénommé ci-après AQwittig, est effectuée en quatre étapes, selon le schéma ci-dessous :  The synthesis of this monomer, hereinafter referred to as AQwittig, is carried out in four steps, according to the diagram below:
dation dation
La première étape est une réaction de Diels-Alder entre le myrcène et la naphtoquinone qui conduit à la formation du 2-(4-méthyl-pent-3-ènyl)- anthraquinone, 1A. Ce produit a été synthétisé par la société « Dérivés Résiniques et Terpéniques ». Le myrcène et la naphtoquinone sont solubilisés dans le toluène ou un mélange de toluène et de butanol. La solution est chauffée à 90°C jusqu'à la consommation des réactifs. L'aromatisation est réalisée en suivant en ajoutant une solution d'hydroxyde de sodium ou de potassium à 50% en maintenant le mélange à 70°C tout en faisant barboter de l'oxygène. Après évaporation des solvants le dérivé 1 A est obtenu avec un rendement supérieur à 90%. The first step is a Diels-Alder reaction between myrcene and naphthoquinone which leads to the formation of 2- (4-methyl-pent-3-enyl) anthraquinone, 1A. This product was synthesized by the company "Resinic and Terpenic Derivatives". Myrcene and naphthoquinone are solubilized in toluene or a mixture of toluene and butanol. The solution is heated at 90 ° C until the reagents are consumed. The aromatization is carried out by following by adding 50% sodium or potassium hydroxide solution while maintaining the mixture at 70 ° C while bubbling oxygen. After evaporation of the solvents the 1A derivative is obtained with a yield greater than 90%.
Le protocole de synthèse a été décrit par Cazeils (Synthèse de nouveaux catalyseurs de cuisson papetière. Etude de leurs mécanismes d'action. Thèse N° 3477, Université Bordeaux 1 , 2007). La deuxième étape de la synthèse du monomère est l'époxydation de la double liaison de la chaîne latérale de l'anthraquinone suivie d'une coupure oxydante de l'époxyde formé en aldéhyde (ouverture électrophile de l'époxyde). La dernière étape est la réaction de Wittig de l'aldéhyde avec le chlorure de 4-vinylbenzyltriphenylphosphonium en présence d'un agent de transfert de phase.  The synthesis protocol has been described by Cazeils (Synthesis of new paper-based cooking catalysts: study of their mechanisms of action, Thesis No. 3477, Bordeaux 1 University, 2007). The second stage of monomer synthesis is the epoxidation of the double bond of the anthraquinone side chain followed by an oxidative cleavage of the aldehyde epoxide (electrophilic opening of the epoxide). The last step is the Wittig reaction of the aldehyde with 4-vinylbenzyltriphenylphosphonium chloride in the presence of a phase transfer agent.
La deuxième étape consiste à synthétiser le 2-[2-3,3-diméthyl-oxiranyl) anthraquinone (1 B). The second step is to synthesize 2- [2-3,3-dimethyl-oxiranyl) anthraquinone (1 B).
Dans un ballon tricol d'un litre muni d'un réfrigérant, d'une entrée de diazote et d'un barreau aimanté, le composé 1A en solution dans le CH2CI2, l'acide méta- chloroperbenzoïque (m-CPBA) et l'hydrogénocarbonate de sodium sont introduits et agités vigoureusement à température ambiante (TA) pendant une heure sous atmosphère de diazote. La phase organique est extraite au CH2CI2, lavée avec une solution aqueuse de Na2S203 jusqu'à neutralité, puis séchée sur sulfate de sodium, filtrée et évaporée. Le composé 1 B est obtenu sous la forme d'un solide jaune (13,2 g, 43 mmol) avec un rendement de 94%. Il est utilisé sans purification dans l'étape suivante. La troisième étape consiste à synthétiser le 3-(9,10-Dioxo-9,10-dihydro- anthracén-2yl)-propion-aldéhyde (1 C). In a 1 liter three-necked flask equipped with a condenser, a dinitrogen inlet and a magnetized bar, the compound 1A in solution in CH 2 Cl 2 , meta-chloroperbenzoic acid (m-CPBA) and sodium hydrogencarbonate are introduced and stirred vigorously at room temperature (RT) for one hour under a nitrogen atmosphere. The organic phase is extracted with CH 2 Cl 2 , washed with an aqueous Na 2 S 2 0 3 solution until neutral, then dried over sodium sulphate, filtered and evaporated. Compound 1 B is obtained as a yellow solid (13.2 g, 43 mmol) with a yield of 94%. It is used without purification in the next step. The third step is to synthesize 3- (9,10-dioxo-9,10-dihydro-anthracen-2-yl) -propion-aldehyde (1 C).
Réactifs M (g mol"1) m (g) ou V (mL) n (mmol) Reagents M (g mol "1 ) m (g) or V (mL) n (mmol)
1 B 306 6,9 g 22,55  1 B 306 6.9 g 22.55
Nal04 214 14,5 g 67,76 Nal0 4 214 14.5 g 67.76
t-Bu-OH 300 mL  t-Bu-OH 300 mL
HCOOH 25 mL  HCOOH 25 mL
H20 150 mL H 2 0 150 mL
Dans un ballon tricol d'un litre muni d'un réfrigérant et d'un barreau aimanté, le composé 1 B, le periodate de sodium, le tertio-butanol, l'acide formique et l'eau distillée sont introduits et agités vigoureusement à température ambiante pendant 24 heures sous atmosphère de diazote. La phase organique est extraite à l'acétate d'éthyle, lavée avec une solution aqueuse de carbonate de sodium jusqu'à neutralité, puis séchée sur sulfate de sodium, filtrée et évaporée. Le composé 1C est obtenu sous forme d'un solide jaune pâle (5,55 g, 21 ,02 mmol) avec un rendement de 93%. Il est utilisé sans purification dans l'étape suivante. In a one-liter one-liter flask equipped with a condenser and a magnetic bar, the compound 1B, sodium periodate, tert-butanol, formic acid and distilled water are introduced and stirred vigorously at room temperature. room temperature for 24 hours under a nitrogen atmosphere. The organic phase is extracted with ethyl acetate, washed with an aqueous solution of sodium carbonate until neutral, then dried over sodium sulfate, filtered and evaporated. Compound 1C is obtained as a pale yellow solid (5.55 g, 21.0 mmol) with a yield of 93%. It is used without purification in the next step.
Le procédé comprend en outre une étape intermédiaire consistant à synthétiser le chlorure de 4-vinyl-benzyl-triphényl-phosphonium (1 E). The method further comprises an intermediate step of synthesizing 4-vinylbenzyltriphenylphosphonium chloride (1 E).
1E  1E
Réactifs M (g mol"1) m (g) ou V (mL) n (mmol) p-chlorométhylstyrène 152 5 g 32,89 Reagents M (g mol- 1 ) m (g) or V (ml) n (mmol) p-chloromethylstyrene 152 5 g 32.89
Ph3P 262 8,62 g 32,89Ph 3 P 262 8.62 g 32.89
Toluène 50 mL Dans un ballon tricol de 100 ml_ muni d'un réfrigérant, d'une entrée de diazote et d'un barreau aimanté, le p-chlorométhylstyrène en solution dans le toluène et la triphénylphosphine sont introduits et agités vigoureusement au reflux du solvant pendant 20 heures. Le précipité blanc formé est filtré et séché sous vide en présence de P205. Le composé 1 E est obtenu sous forme d'un solide blanc (12,39 g, 29,93 mmol) avec un rendement de 91 %. Il est utilisé sans purification dans l'étape suivante. Toluene 50 mL In a 100 ml 3-neck flask equipped with a condenser, a dinitrogen inlet and a magnetic bar, the p-chloromethylstyrene dissolved in toluene and triphenylphosphine are introduced and stirred vigorously under reflux of the solvent for 20 hours. . The white precipitate formed is filtered and dried under vacuum in the presence of P 2 O 5 . Compound 1 E is obtained in the form of a white solid (12.39 g, 29.93 mmol) with a yield of 91%. It is used without purification in the next step.
La dernière étape du procédé est la synthèse de 2-[4-(4-vinyl-phényl)-but-3- ènyl]-anthraquinone (1 D).  The last step of the process is the synthesis of 2- [4- (4-vinyl-phenyl) -but-3-enyl] -anthraquinone (1 D).
Réactifs M (g mol"1) m (g) ou V (mL) n (mmol) Reagents M (g mol "1 ) m (g) or V (mL) n (mmol)
1 C 264 0,2 g 0,757  1 C 264 0.2 g 0.757
1 E 414 0,314 g 0,757  1 E 414 0.314 g 0.757
K2C03 138 0,157 g 1 ,14 K 2 C0 3 138 0.157 g 1, 14
Bu4N+HS04 Cat. Bu 4 N + HS0 4 Cat.
H20 10 mL H 2 0 10 mL
CH2CI2 10 mL CH 2 Cl 2 10 mL
Dans un ballon tricol muni d'un réfrigérant et d'un barreau aimanté, le sel 1 E et une solution aqueuse de carbonate de potassium sont introduits et agités vigoureusement à température ambiante pendant 3h. Puis le composé 1 C solubilisé dans le dichlorométhane et le catalyseur de transfert de phase, Bu4N+HS04 ", sont ajoutés ; le mélange réactionnel est vigoureusement agité à température ambiante pendant 24 heures. La phase organique est extraite au CH2CI2, lavée avec une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à 3% jusqu'à neutralité, puis séchée sur sulfate de sodium, filtrée et évaporée. Après purification par chromatographie sur colonne de silice (éluant CH2CI2), le composé 1 D est obtenu pur (CCM) sous la forme d'un solide jaune (225 mg, 0,621 mmol) avec un rendement de 82%. Exemple 2 : Préparation d'un catalyseur anthraquinonique supportéIn a three-necked flask equipped with a condenser and a magnetic bar, the salt 1 E and an aqueous solution of potassium carbonate are introduced and stirred vigorously at room temperature for 3 hours. Then the compound 1C solubilized in dichloromethane and the phase transfer catalyst, Bu 4 N + HSO 4 " , are added, the reaction mixture is vigorously stirred at ambient temperature for 24 hours, The organic phase is extracted with CH 2 Cl 2 2 , washed with an aqueous solution of 3% hydrochloric acid until neutral, then dried over sodium sulphate, filtered and evaporated After purification by chromatography on a silica column (eluent CH 2 Cl 2 ), the compound 1 D is obtained pure (TLC) as a yellow solid (225 mg, 0.621 mmol) with a yield of 82%. Example 2 Preparation of a Supported Anthraquinone Catalyst
Le schéma général de la réaction de polymérisation pour la synthèse des catalyseurs anthraquinoniques selon l'invention (monolithes) est représenté ci-après. Les supports monolithiques sont préparés dans des tubes en verre de dimensions variables (diamètre x hauteur = 6 x 40 mm ou 10 x 50 mm). The general scheme of the polymerization reaction for the synthesis of the anthraquinone catalysts according to the invention (monoliths) is represented below. The monolithic supports are prepared in glass tubes of variable dimensions (diameter × height = 6 × 40 mm or 10 × 50 mm).
Le tableau ci-après indique les quantités des réactifs utilisés pour la synthèse des monolithes St-DVB-AQ de diamètre 10 mm selon cet exemple (monolithe avec le divinylbenzène comme agent de réticulation). The table below indicates the amounts of the reagents used for the synthesis of St-DVB-AQ monoliths with a diameter of 10 mm according to this example (monolith with divinylbenzene as crosslinking agent).
Réactifs M (g mol"1) m (g) ou V (mL) n (mmol) P (g/cm3)Reagents M (g mol "1 ) m (g) or V (ml) n (mmol) P (g / cm 3 )
AIBN 164 0,026 g 0,16 -AIBN 164 0.026 g 0.16 -
AQwittig 364 0,262 g 0,72 -AQwittig 364 0.262 g 0.72 -
Styrène 172 0,96 mL 5,12 0,914 Styrene 172 0.96 mL 5.12 0.914
DVB (agent de réticulation) 104 0,64 mL 5,58 0,909  DVB (Crosslinking Agent) 104 0.64 mL 5.58 0.909
Dodécanol 186 2 mL 8,98 0,833  Dodecanol 186 2 mL 8.98 0.833
Toluène 92 0,4 mL 3,8 0,867 Le mélange réactionnel composé de styrène, d'agent de réticulation (DVB, EGDMA ou DEGMDA), de toluène, de dodécanol, d'AQwittig et d'AIBN (purifié dans l'éthanol à 50°C et recristallisé à 0°C) est introduit dans un tube et fermé hermétiquement par un septum. L'espace libre dans le tube étant trop petit par rapport au volume de gaz dégagé par la décomposition d'amorceur, il est nécessaire de rajouter plus de volume à l'aide d'un ballon de baudruche et d'une aiguille qui perce le septum. Le milieu réactionnel est homogénéisé sous ultrasons à 50°C (10 minutes) et dégazé par un barbotage d'azote (10 minutes) afin d'éliminer le dioxygène qui inhibe la polymérisation. Le milieu est tiré sous vide et ensuite immergé dans un bain d'huile porté à 70°C pendant 24 heures. Après polymérisation, le monolithe est extrait avec précaution du tube contacté avec de l'azote liquide puis lavé avec 700 mL de THF au soxhlet pendant environ 8 heures afin d'éliminer les agents porogènes et les monomères qui n'ont pas réagi. Après purification, il est séché sous vide à 200°C pendant 12 heures. Le rendement de synthèse est déterminé par une méthode indirecte par spectrométrie UV-Visible. Le solvant d'extraction est concentré pour y doser, par spectrométrie UV, le monomère AQwittig n'ayant pas réagi afin de déterminer la fonctionnalité en AQ du monolithe. Le monolithe est analysé en UV, GC, MEB, BET et PIM. Toluene 92 0.4 mL 3.8 0.867 The reaction mixture composed of styrene, crosslinking agent (DVB, EGDMA or DEGMDA), toluene, dodecanol, AQwittig and AIBN (purified in ethanol at 50 ° C and recrystallized at 0 ° C) is introduced into a tube and sealed with a septum. Since the free space in the tube is too small relative to the volume of gas evolved by the initiator decomposition, it is necessary to add more volume by means of a balloon and a needle which pierces the septum. The reaction medium is homogenized under ultrasound at 50 ° C. (10 minutes) and degassed by sparging with nitrogen (10 minutes) in order to eliminate the oxygen which inhibits the polymerization. The medium is drawn under vacuum and then immersed in an oil bath heated at 70 ° C. for 24 hours. After polymerization, the monolith is carefully extracted from the contacted tube with liquid nitrogen and then washed with 700 mL of THF in soxhlet for about 8 hours to remove the porogens and unreacted monomers. After purification, it is dried under vacuum at 200 ° C for 12 hours. The synthesis yield is determined by an indirect method by UV-Visible spectrometry. The extraction solvent is concentrated to determine, by UV spectrometry, the unreacted AQwittig monomer in order to determine the AQ functionality of the monolith. The monolith is analyzed in UV, GC, SEM, BET and PIM.
L'AIBN est purifié par cristallisation dans l'éthanol. Après dissolution de 5 g d'AIBN dans 50 mL d'éthanol à 50°C, la solution est immédiatement filtrée et le filtrat est refroidi à 0°C. L'AIBN cristallise vite et les cristaux obtenus par filtration sont séchés sous vide à température ambiante et gardés dans une bouteille à l'abri de la lumière. AIBN is purified by crystallization in ethanol. After dissolving 5 g of AIBN in 50 mL of ethanol at 50 ° C, the solution is immediately filtered and the filtrate is cooled to 0 ° C. The AIBN crystallizes rapidly and the crystals obtained by filtration are dried under vacuum at room temperature and kept in a bottle protected from light.
L'exemple détaillé ci-dessus concerne la préparation de monolithes à partir du divinylbenzène à titre d'agent de réticulation mais a également été appliqué de façon identique avec les agents de réticulation EGDMA ou DEGDMA, et ce en utilisant les mêmes quantités de réactifs en nombre de moles. The above detailed example relates to the preparation of monoliths from divinylbenzene as a crosslinking agent but has also been applied identically with EGDMA or DEGDMA crosslinking agents using the same amounts of reagents. number of moles.
Exemple 3 : Dosage Example 3 Dosage
Comme indiqué dans l'exemple 2, le solvant d'extraction est concentré pour y doser, par spectrométrie UV, le monomère AQwittig n'ayant pas réagi afin de déterminer la fonctionnalité en anthraquinone (AQ) du monolithe. Le dosage d'AQ greffée est effectué par un dosage indirect par évaluation de la quantité d'AQ n'ayant pas réagi. L'AQwittig présente une bande caractéristique à 327 nm qui permet de remonter après un étalonnage à la concentration en AQ non greffée. La quantité AQwittig greffée est la différence entre la quantité initiale et la quantité dosée. As shown in Example 2, the extraction solvent is concentrated to determine, by UV spectrometry, unreacted AQwittig monomer to determine the anthraquinone (AQ) functionality of the monolith. The assay of grafted QA is performed by an indirect assay by evaluating the amount of unreacted QA. The AQwittig has a characteristic band at 327 nm which makes it possible to go back up after a calibration to the non-grafted concentration of AQ. The amount AQwittig grafted is the difference between the initial amount and the amount dosed.
Spectrométrie UV-Vis : Dosage du monomère AQwittig UV-Vis spectrometry: Determination of the monomer AQwittig
Les dosages UV- Visible sont effectués avec un appareil Perkin Elmer Lambda UV-Visible Assays are performed with Perkin Elmer Lambda Apparatus
18. 18.
L'anthraquinone greffée est dosée par absorption UV-Visible dans le mélange de lavage suivant : le solvant THF utilisé pour la purification des monolithes, dilué dans du dichlorométhane. Après avoir déterminé l'absorbance à 327 nm de la solution, la quantité d'AQ est déterminée sur la base d'un étalonnage réalisé au préalable avec des solutions d'AQwittig de concentrations connues. La linéarité de l'étalonnage permet d'appliquer la loi de Beer-Lambert :  The grafted anthraquinone is assayed by UV-Visible absorption in the following washing mixture: the THF solvent used for the purification of the monoliths, diluted in dichloromethane. After determining the absorbance at 327 nm of the solution, the amount of QA is determined based on pre-calibration with AQwittig solutions of known concentrations. The linearity of the calibration makes it possible to apply the Beer-Lambert law:
n A327 - p c327 · I i · r v- où I est la longueur du trajet optique (l'épaisseur de la cuve en quartz de 1 cm), ε327 est le coefficient d'extinction molaire à 327 nm et à 20°C déterminé par régression linéaire à partir de la droite d'étalonnage (e327 de 57000 L mol"1 cm"1) et C est la concentration d'AQwittig (en m M) (y=0,57x+0,02). n A 327 - 327 pc · I i · r v- where I is the optical path length (the thickness of the quartz cuvette of 1 cm), ε 32 7 is the molar extinction coefficient at 327 nm and 20 ° C determined by linear regression from the calibration line (e 327 of 57000 L mol "1 cm " 1 ) and C is the concentration of AQwittig (in m M) (y = 0.57x + 0, 02).
La loi de Beer-Lambert permet de déterminer la concentration en équivalent d'AQwittig dans le mélange de lavage.  The Beer-Lambert law makes it possible to determine the equivalent concentration of AQwittig in the washing mixture.
Le rendement gravimétrique (Y) en AQwittig est déterminé en faisant le rapport entre la masse greffée et la masse introduite au départ. Le taux d'AQ greffé (TAQ) est déterminé après avoir calculé la masse restante (mr) d'AQwittig selon les équations suivantes : The gravimetric efficiency (Y) in AQwittig is determined by making the ratio between the grafted mass and the mass introduced at the beginning. The grafted QA (T AQ ) rate is determined after calculating the remaining mass (m r ) of AQwittig according to the following equations:
TAQ iQQ (%)TAQ iQQ (%)
mmonolithes ^AQwittig  mmonoliths ^ AQwittig
V = minitiale ~™r - 100 (%) V = m initial ~ ™ r - 100 (%)
m initiale  initial m
mr = C · MAQwittig · Vmé|ange (g) Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-dessous : Taux d'AQ greffé et rendement gravimétrique d'AQwittig incorporé dans les monolithesm r = C · M · AQwittig V mé | angel (g) The results are shown in the table below: Grafted QA rate and AQwittig gravimetric efficiency incorporated in monoliths
St-DVB-AQ St-EGDMA-AQ St-DEGDMA-AQ St-DVB-AQ St-EGDMA-AQ St-DEGDMA-AQ
A 0,521 0,819 0,689 A 0.521 0.819 0.689
AQ exo 10,58 % 8,77 % 9,22 %  AQ exo 10.58% 8.77% 9.22%
TAQ th 1 0,66 % 8,81 % 9,31 %  TAQ th 1 0.66% 8.81% 9.31%
Y 99,3 % 1 00 % 99 %  Y 99.3% 1 00% 99%
Le taux d'AQ greffé (TAQ) sur les monolithes est compris entre 8 et 1 1 % d'AQ par gramme de monolithe. Le rendement gravimétrique (Y) d'AQwittig greffé, déterminé par UV, est supérieur à 99% dans le cas des trois types de monolithes. Grafted QA ( TQA ) on monoliths is between 8 and 11% AQ per gram of monolith. The graft yield (Y) of grafted AQwittig, determined by UV, is greater than 99% in the case of the three types of monoliths.
Exemple 4 : Propriétés des catalyseurs Example 4 Catalyst Properties
1. Stabilité thermique des catalyseurs 1. Thermal stability of catalysts
La stabilité thermique des catalyseurs a été testée par analyse thermog ravi m étriqué (ATG).  The thermal stability of the catalysts was tested by thermodynamic analysis (ATG).
L'ATG a été réalisée à l'aide d'un appareil Shimadzu, modèle TGA-50TA. Une quantité d'environ 10 mg de produit est posée sur une nacelle en platine puis chauffée jusqu'à 500°C, avec un gradient de 10°C/min, sous atmosphère d'azote ou oxydante (air).  ATG was performed using a Shimadzu model TGA-50TA. About 10 mg of product is placed on a platinum boat and then heated to 500 ° C., with a gradient of 10 ° C./min, under a nitrogen or oxidizing (air) atmosphere.
Cette analyse a permis de démontrer que les catalyseurs monolithiques selon l'invention sont stables jusqu'à 300°C et qu'ils peuvent donc être utilisés en cuisson. This analysis has made it possible to demonstrate that the monolithic catalysts according to the invention are stable up to 300 ° C. and that they can therefore be used in cooking.
2. Stabilité mécanique des catalyseurs 2. Mechanical stability of catalysts
La stabilité mécanique des catalyseurs selon l'invention a été testée selon le test décrit ci-après. The mechanical stability of the catalysts according to the invention was tested according to the test described below.
Flexion trois points : Stabilité mécanique des monolithes  Three-point bending: Mechanical stability of monoliths
L'appareil utilisé est une machine à traction de type MTS QTest25 Elite de force maximale 25 kN. Elle permet de calculer le module d'Young à l'aide d'un logiciel TestWorks 4. Les mesures ont été effectuées sur des échantillons cylindriques (rayon 10 mm, hauteur 40 mm) avec une vitesse initiale de compression imposée à 1 mm/min. La longueur entre les appuis est égale à 35 mm. 3. Morphologie des monolithes The apparatus used is a MTS QTest25 Elite tensile machine with a maximum force of 25 kN. It makes it possible to calculate the Young's modulus using a TestWorks 4 software. The measurements were performed on cylindrical samples (radius 10 mm, height 40 mm) with an initial compression speed imposed at 1 mm / min. . The length between the supports is equal to 35 mm. 3. Morphology of monoliths
La morphologie des catalyseurs monolithiques peut être analysée selon différentes techniques décrites ci-après.  The morphology of the monolithic catalysts can be analyzed according to various techniques described below.
Microscopie électronique à balayage (MEB) Scanning electron microscopy (SEM)
La structure interne des monolithes a été visualisée avec un microscope électronique à balayage de type JOËL JMS-6700 Field Emission entre 2-5 kV. Les monolithes secs ont été d'abord métallisés avec une couche d'or déposée pendant 20 secondes avec un JOEL-JFC-1200 Fine Coater, afin de faciliter l'évacuation des électrons à la surface.  The internal structure of the monoliths was visualized with a scanning electron microscope type JOEL JMS-6700 Field Emission between 2-5 kV. The dry monoliths were first metallized with a layer of gold deposited for 20 seconds with a JOEL-JFC-1200 Fine Coater, to facilitate the evacuation of electrons to the surface.
Microscopie électronique à transmission (MET) Transmission electron microscopy (TEM)
Les observations au microscope électronique à transmission sont réalisées sur un appareil de type MET CM 10 (FEI) à 80 kV pour observer la structure interne des monolithes.  Transmission electron microscopy observations are performed on a MET 80 (MET) type apparatus (FEI) at 80 kV to observe the internal structure of the monoliths.
Des coupes d'échantillon d'une épaisseur de 50 et 75 nm sont réalisées sur ultramicrotome l'ultracut E (Leica) à l'aide d'un couteau de diamant à la vitesse de 1 mm/sec en flottaison sur l'eau. Ces coupes sont déposées sur des grilles de cuivre de 600 mesh, à barreaux hexagonaux fins et sont observés au microscope.  Sample sections with a thickness of 50 and 75 nm are made on ultramicrotome ultracut E (Leica) using a diamond knife at a speed of 1 mm / sec floating on water. These sections are deposited on 600 mesh copper grids with fine hexagonal bars and are observed under a microscope.
En particulier, les clichés MEB ont permis de constater que les monolithes sont poreux et homogènes et que la présence d'anthraquinone modifie la taille de grains et de vides intergranulaires. In particular, SEM images have shown that monoliths are porous and homogeneous and that the presence of anthraquinone modifies the size of grains and intergranular voids.
Exemple 5 : Porosité et surface spécifique des catalyseurs Example 5 Porosity and Specific Surface of the Catalysts
Les méthodes utilisées pour mesurer ces deux paramètres sont décrites ci- après.  The methods used to measure these two parameters are described below.
1. Porosimétrie par adsorption d'azote : Porosité des monolithes (BET) La surface spécifique des monolithes a été mesurée par adsorption d'azote à 77K avec un appareil Micrometrics ASAP2100, en supposant que la surface d'une seule molécule d'azote est de 16,2 À. Les échantillons sont dégazés et séchés sous vide à 120°C pendant 24 heures avant chaque mesure. Par suivi de la pression, on détermine le nombre de molécules adsorbées et on obtient une isotherme d'adsorption qui permet de calculer la surface spécifique à l'aide du modèle BET (Brunauer, Emmett, Teller) basé sur le calcul analytique des isothermes d'adsorption déterminées expérimentalement. Cette méthode mesure l'adsorption (multimoléculaire) et la désorption d'azote à la surface du monolithe pendant son refroidissement avec l'azote liquide et permet de déduire la porosité à partir des isothermes. 1. Nitrogen adsorption porosimetry: Monolith porosity (BET) The specific surface area of monoliths was measured by nitrogen adsorption at 77K with a Micrometrics ASAP2100 device, assuming that the surface of a single nitrogen molecule is from 16.2 to. The samples are degassed and dried under vacuum at 120 ° C for 24 hours before each measurement. By monitoring the pressure, the number of adsorbed molecules is determined and an adsorption isotherm is obtained which makes it possible to calculate the specific surface using the BET model (Brunauer, Emmett, Teller) based on the analytical calculation of the isotherms of adsorption determined experimentally. This method measures the (multimolecular) adsorption and nitrogen desorption on the surface of the monolith during its cooling with liquid nitrogen and allows to deduce the porosity from the isotherms.
Pour une température donnée, la relation entre la quantité de gaz adsorbé (masse ou volume) et sa pression est appelée isotherme d'équilibre d'adsorption. Elle exprime l'équilibre thermodynamique entre la phase gaz et la phase solide.  For a given temperature, the relationship between the amount of adsorbed gas (mass or volume) and its pressure is called adsorption equilibrium isotherm. It expresses the thermodynamic equilibrium between the gas phase and the solid phase.
L'allure des isothermes d'adsorption donne des indications sur les caractéristiques du matériau. En littérature, six courbes d'isothermes d'adsorption sont décrites (Rouquerol, F.; Llewellyn, P.; Rouquerol, J.; Luciani, L; Denoyel, R. Techniques de l'ingénieur 2003, P1050). The shape of the adsorption isotherms gives indications on the characteristics of the material. In literature, six adsorption isotherm curves are described (Rouquerol, F. Llewellyn, P. Rouquerol, J. Luciani, L. Denoyel, R. Engineering Techniques 2003, P1050).
- L'isotherme de type I est obtenue pour les matériaux ayant uniquement des micropores qui se remplissent à des pressions d'autant plus basses que leur diamètre est plus faible.  - The type I isotherm is obtained for materials having only micropores that fill at pressures even lower than their diameter is lower.
- L'isotherme d'adsorption du type II est caractéristique d'une adsorption multimoléculaire et elle est obtenue avec des adsorbants non poreux ou macroporeux à la surface desquels la couche adsorbée s'épaissit progressivement.  The type II adsorption isotherm is characteristic of a multimolecular adsorption and it is obtained with non-porous or macroporous adsorbents on the surface of which the adsorbed layer gradually thickens.
- L'isotherme d'adsorption du type IV est obtenue avec des adsorbants mésoporeux dans lesquels se produit une condensation capillaire. La désorption de l'azote condensé par capillarité dans les mésopores n'est pas réversible : on observe généralement une hystérésis de la désorption par rapport à l'adsorption.  - The type IV adsorption isotherm is obtained with mesoporous adsorbents in which a capillary condensation occurs. The desorption of the condensed nitrogen by capillarity in the mesopores is not reversible: a hysteresis of the desorption is generally observed with respect to the adsorption.
- Les isothermes d'adsorption du type III et V sont observés dans le cas de l'adsorption de vapeur d'eau par une surface hydrophobe. Elles sont beaucoup plus rares pour des matériaux présentant des interactions adsorbant/adsorbable faibles.  The adsorption isotherms of type III and V are observed in the case of the adsorption of water vapor by a hydrophobic surface. They are much rarer for materials with weak adsorbent / adsorbable interactions.
- L'isotherme d'adsorption à marches, du type VI, a été observée plus récemment dans le cas de l'adsorption par des surfaces énergétiquement homogènes sur lesquelles les couches adsorbées se forment l'une après l'autre.  - The Type VI step adsorption isotherm was observed more recently in the case of adsorption by energetically homogeneous surfaces on which the adsorbed layers are formed one after the other.
La méthode BET permet de déterminer à l'état sec la porosité totale d'un monolithe : micropores, mésopores et macropores. 2. Porosimétrie par intrusion de mercure : Porosité des monolithes (PIM)The BET method makes it possible to determine in the dry state the total porosity of a monolith: micropores, mesopores and macropores. 2. Porosimetry by mercury intrusion: Porosity of monoliths (PIM)
La porosimétrie par intrusion de mercure est utilisée pour caractériser la distribution de la taille de pores et la porosité de matériaux macroporeux. Les mesures sont réalisées sur un appareil Micrometrics AutoPore IV 9500 sur des échantillons dont la masse est comprise entre 0,4 et 1 g. Le volume de mercure non mouillant (l'angle de contact du mercure, QHg, est généralement compris entre 1 10 et 160° suivant les surfaces considérées) pénètre dans les pores de l'échantillon (sous vide) en fonction de la pression appliquée au mercure. Mercury intrusion porosimetry is used to characterize the pore size distribution and porosity of macroporous materials. The measurements are carried out on a Micrometrics AutoPore IV 9500 device on samples whose mass is between 0.4 and 1 g. The volume of non-wetting mercury (the contact angle of mercury, Q Hg , is generally between 1 10 and 160 ° depending on the surfaces considered) penetrates into the pores of the sample (under vacuum) as a function of the applied pressure mercury.
Le diamètre du pore dans lequel le mercure peut pénétrer est inversement proportionnel à la pression appliquée: plus les pores sont petits, plus on a besoin d'une pression élevée (Krajnc, P.; Leber, N.; Stefanec, D.; Kontrec, S.; Podgornik, A. Journal of Chromatography A 2005, 1065, (1 ), 69-73). Le modèle de pore cylindrique et la variation du volume d'intrusion en fonction de la pression permettent de calculer le diamètre moyen des pores.  The diameter of the pore in which the mercury can penetrate is inversely proportional to the applied pressure: the smaller the pores, the greater the need for high pressure (Krajnc, P. Leber, N., Stefanec, D .; , S. Podgornik, A. Journal of Chromatography A 2005, 1065, (1), 69-73). The cylindrical pore model and the variation of the intrusion volume as a function of the pressure make it possible to calculate the average pore diameter.
Cette technique permet de mesurer seulement les macropores ne pouvant pas être comparée avec la méthode BET qui mesure également les petits pores (Svec, F.; Frechet, J. M. J. Chemistry of Materials 1995, 7, (4), 707-715).  This technique makes it possible to measure only macropores that can not be compared with the BET method, which also measures small pores (Svec, F., Frechet, J.M.J. Chemistry of Materials 1995, 7, (4), 707-715).
3. Résultats 3. Results
Influence de la présence d'AQ avec différents agents de réticulation sur la porosité Influence of the presence of QA with different crosslinking agents on porosity
Agent Agent
% AQ Ssp, m2/g dpores PI 1), nm dpores BET2), nm % AQ S sp , m 2 / g pores PI 1) , nm dpores BET 2) , nm
réticulant  crosslinking
DVB 0 21 265 - DVB 0 21 265 -
DVB 10,5 134 1 18 5DVB 10.5 134 1 18 5
EGDMA 0 1 13 ND 10 EGDMA 0 1 13 ND 10
EGDMA 8,8 153 46 6  EGDMA 8.8 153 46 6
DEGDMA 0 130 46 5  DEGDMA 0 130 46 5
DEGDMA 9,2 97 ND 4  DEGDMA 9.2 97 ND 4
Conditions : M/P = 2/3 (rapport volumique entre les monomères et les solvants porogènes) ; 1,5% AIBN ; 24% St; 16% Agent réticulant ; 50% Dod ; 10% Toi ; dmonollthe = 10 mm, 1) diamètre moyen des pores par PIM, 2) diamètre moyen des pores par BET Les résultats obtenus montrent que la présence du monomère AQwittig dans les monolithes hydrophobes St-DVB-AQ, augmente la surface spécifique et diminue le diamètre des pores. Conditions: M / P = 2/3 (volume ratio between monomers and pore-forming solvents); 1.5% AIBN; 24% St; 16% crosslinking agent; 50% Dod; 10% You; d monollthe = 10 mm, 1) average pore diameter per PIM, 2) average pore diameter per BET The results obtained show that the presence of the AQwittig monomer in the St-DVB-AQ hydrophobic monoliths increases the specific surface area and decreases the pore diameter.
Dans le cas des monolithes plus hydrophiles, à base d'EGDMA, la présence de l'anthraquinone provoque une augmentation de la surface spécifique mais reste sans conséquence sur la porosité.  In the case of more hydrophilic monoliths, based on EGDMA, the presence of anthraquinone causes an increase in the specific surface area but has no effect on the porosity.
La porosité du monolithe à base de DEGDMA n'est pas mesurable par la technique PIM due à l'absence de pénétration du mercure. Ce monolithe ne présente pas de macroporosité. D'après les résultats obtenus par mesure PIM pour les monolithes à base de EGDMA ou de DVB, ces deux types de monolithes présentent des macropores avec en plus des mésopores dans le cas du monolithe à base de EGDMA. The porosity of the DEGDMA-based monolith is not measurable by the PIM technique due to the absence of mercury penetration. This monolith does not exhibit macroporosity. According to the results obtained by PIM measurement for EGDMA or DVB-based monoliths, these two types of monoliths present macropores with, in addition, mesopores in the case of the EGDMA-based monolith.
Exemple 6 : Cuisson kraft en présence des catalyseurs de l'inventionExample 6 Kraft Cooking in the Presence of the Catalysts of the Invention
Les cuissons sont réalisées à l'aide du lessiveur rotatif de Smurfit Kappa Cellulose du Pin. Le bois de déroulage de pin maritime, sous forme de copeaux, est trié à l'aide des tamis de différentes dimensions pour utiliser les fractions de diamètre 7 mm et épaisseur 4 mm. Le lessiveur est un autoclave composé de six obus, qui sont immergés dans un bain d'huile. Afin de déterminer la quantité de bois humide nécessaire, la siccité est mesurée à l'étuve à 105°C pendant 24 heures sur 200 g de bois humide. Dans chaque obus 450 g de copeaux de bois (exprimé en sec) sont introduits dont 180 g (40%) d'épaisseur 4 mm et 270 g (60%) de diamètre 7 mm. Pour chaque cuisson, nous avons trois obus témoin, sans catalyseur et trois obus en présence de catalyseur. The cooking is carried out using the rotary digester of Smurfit Kappa Cellulose Pine. The maritime pine peeling wood, in the form of chips, is sorted using sieves of different sizes to use fractions of diameter 7 mm and thickness 4 mm. The digester is an autoclave consisting of six shells, which are immersed in an oil bath. In order to determine the amount of wet wood required, the dryness is measured in an oven at 105 ° C for 24 hours on 200 g of damp wood. In each shell 450 g of wood chips (expressed in dry) are introduced including 180 g (40%) of thickness 4 mm and 270 g (60%) of diameter 7 mm. For each cooking, we have three control shells, without catalyst and three shells in the presence of catalyst.
Les conditions de cuisson sont différentes selon la valeur de l'indice kappa visé. L'exemple a été réalisé pour un indice kappa visé de 25. La liqueur blanche est prélevée dans l'usine (lessive industrielle). L'alcali actif (quantité totale de soude et de sulfure de sodium exprimée en grammes équivalents de NaOH ou de Na20) et la sulfidité (correspondant au taux de soufre existant défini comme le rapport entre le sulfure de sodium et l'alcali actif) sont déterminés par une méthode de dosage de la liqueur blanche sur deux essais. Le taux d'alcali actif utilisé en cuisson varie entre 9- 22% et la sulfidité entre 25-30%. Pour toutes les cuissons nous avons gardé un même contenu en eau. Le facteur de dilution égal à 3,5 représente le rapport entre la quantité totale d'eau contenue dans un obus (la somme entre l'eau du bois, le volume de liqueur blanche et l'eau d'apport) et la quantité de bois sec. The cooking conditions are different depending on the value of the targeted kappa index. The example was carried out for a targeted kappa index of 25. The white liquor is taken from the factory (industrial laundry). Active alkali (total amount of sodium hydroxide and sodium sulphide expressed in equivalent grams of NaOH or Na 2 0) and sulphidity (corresponding to the existing sulfur content defined as the ratio of sodium sulphide to active alkali ) are determined by a method of assaying the white liquor over two trials. The active alkali content used in cooking varies between 9-22% and the sulphidity between 25-30%. For all cooking we kept the same water content. The dilution factor of 3.5 represents the ratio between the total amount of water contained in a shell (the sum between the water of the wood, the volume of white liquor and the filler) and the quantity of dry wood.
Le lessiveur mis en rotation sans les obus est préchauffé à 80°C. A cette température, sont introduits les obus remplis de bois, liqueur, eau et dans certains cas avec le catalyseur. Par exemple, pour un alcali de 20%, dans un obus témoin on introduit environ 360 g bois humide d'épaisseur 4 mm, 520 g bois humide de diamètre 7 mm, 770 mL de liqueur blanche d'alcali actif de 1 16 g/L Na20 et 380 mL d'eau. The digester rotated without the shells is preheated to 80 ° C. At this temperature, shells filled with wood, liquor, water and in some cases with the catalyst are introduced. For example, for an alkali of 20%, in a control shell is introduced about 360 g wet wood thickness 4 mm, 520 g wet wood diameter 7 mm, 770 mL of white liquor active alkali of 1 16 g / Na 2 0 and 380 mL of water.
A la fin de la cuisson les obus sont refroidis brusquement en les plongeant dans de l'eau froide. Dans le cas des obus avec des monolithes (catalyseurs), ceux-ci sont récupérés et gardés dans la liqueur noire. Pour chaque obus, les copeaux sont prélavés pendant une nuit, défibrés 2 minutes, lavés et essorés ; la pâte à papier est obtenue à la fin de cette suite d'opérations. Le rendement est calculé par pesée en tenant compte de la siccité de la pâte sur 50 g.  At the end of cooking, the shells are cooled down by immersing them in cold water. In the case of shells with monoliths (catalysts), they are recovered and kept in the black liquor. For each shell, the chips are prewashed overnight, defibrated for 2 minutes, washed and dewatered; pulp is obtained at the end of this series of operations. The yield is calculated by weighing taking into account the dryness of the dough on 50 g.
Une quantité de 50 g de la pâte récupérée est diluée dans 2,5 L d'eau et défibrée pendant 10 minutes. Une feuille est réalisée à l'aide de la formette Noble Wood avec un litre de la suspension diluée. Après séchage de la feuille sur le séchoir Noble et Wood à 120°C jusqu'à poids constant, le poids sec de la feuille est déterminé par pesage. Cela permet ensuite de calculer le volume nécessaire pour prélever un gramme de pâte pour mesurer l'indice kappa.  A quantity of 50 g of the recovered paste is diluted in 2.5 L of water and defibrated for 10 minutes. A sheet is made using the Noble Wood form with one liter of the diluted suspension. After drying the sheet on the Noble and Wood drier at 120 ° C to constant weight, the dry weight of the sheet is determined by weighing. This then makes it possible to calculate the volume necessary to take a gram of dough to measure the kappa index.
Pour déterminer l'indice kappa de la pâte qui mesure le degré de délignification d'une pâte écrue, la procédure suivante a été utilisée. L'indice kappa est obtenu par oxydation de la lignine résiduelle en présence d'un volume précis de permanganate de potassium mis en contact avec de la pâte pendant un temps déterminé. En présence de lignine, il y a consommation de permanganate qui doit être située entre 20% et 60% de la quantité initiale. La réaction est bloquée par ajout d'une solution d'iodure de potassium. L'iode libéré est alors dosé par une solution de thiosulfate de sodium en milieu acide (Norme ISO 302:2004, Pulps - Détermination of Kappa number; 2nd édition éd.; Association Française de Normalisation (AFNOR), 2004).  To determine the kappa index of the dough which measures the degree of delignification of an unbleached dough, the following procedure was used. The kappa number is obtained by oxidation of the residual lignin in the presence of a precise volume of potassium permanganate brought into contact with the pulp for a determined time. In the presence of lignin, there is consumption of permanganate which must be between 20% and 60% of the initial quantity. The reaction is blocked by adding a solution of potassium iodide. The liberated iodine is then determined by a solution of sodium thiosulphate in an acid medium (ISO 302: 2004 standard, Pulps - Determination of Kappa number, 2nd edition, French Association of Standardization (AFNOR), 2004).
Après avoir ramené le volume total (pâte + eau) à 910 mL, on place sous agitation et verse en même temps 40 mL de KMn04 0,6 N et 50 mL de H2S04 8 N. Le chronomètre est déclenché au bout de 2 minutes, à l'aide d'un thermomètre on mesure la température C. On laisse la réaction se poursuivre jusqu'à 5 minutes et on l'arrête ensuite en ajoutant 20 mL de Kl (160 g/L). L'iode libéré est titré par une solution de Na2S203 0,6 N, en présence des fibres. On ajoute quelques gouttes d'empois d'amidon vers la fin du dosage. After reducing the total volume (paste + water) to 910 mL, 40 mL of KMnO 4 0.6 N and 50 mL of H 2 S0 4 8 N are added at the same time. The stopwatch is triggered at the end. for 2 minutes, using a thermometer, the temperature is measured C. The reaction is allowed to continue for up to 5 minutes and is then stopped by adding 20 ml of Kl (160 g / l). The released iodine is titrated by a solution of Na 2 S 2 0 3 0.6 N, in the presence of the fibers. A few drops of starch paste are added towards the end of the assay.
Le volume V de Na2S203 nécessaire pour décolorer la solution permet de calculer l'indice kappa selon la relation : The volume V of Na 2 S 2 0 3 necessary to decolorize the solution makes it possible to calculate the kappa number according to the relation:
Indice kappa = (V - Vb|anc) x 6 x {1 + [(25 - C) x 0,013]} Kappa index = (V - V b | anc ) x 6 x {1 + [(25 - C) x 0,013]}
où Vbianc correspond au volume de Na2S203 consommé en n'utilisant que de l'eau (sans pâte). where Vbianc corresponds to the volume of Na 2 S 2 0 3 consumed using only water (without paste).
Le tableau ci-après répertorie tous les résultats des cuissons témoin et avec les monolithes. The table below lists all the results of control and monolithic cooking.
Eau/Bois = 3,5 Quantité Water / Wood = 3.5 Quantity
Alcali actif Sulfidité Indice Rendement Pin Maritime = 450 g d'anthraquinone, %  Active Alkali Sulphide Index Yield Maritime Pine = 450 g anthraquinone,%
% en Na20 % kappa % t = 140 minutes (par rapport au bois sec) % Na 2 0% kappa% t = 140 minutes (relative to dry wood)
0 20 31 27 44,8  0 20 31 27 44.8
0 21 31 25,2 43,5  0 21 31 25.2 43.5
0 22 31 21 ,3 40,9  0 22 31 21, 3 40.9
DVB  DVB
0,2 16 31 37,3 46,9  0.2 16 31 37.3 46.9
0,2 18 31 30,8 46,3  0.2 18 31 30.8 46.3
0,2 20 31 22,5 43,9  0.2 20 31 22.5 43.9
0 20 30 40, 1 50,1  0 20 30 40, 1 50.1
0 21 30 26,7 47,7  0 21 30 26.7 47.7
0 22 30 23,7 46  0 22 30 23.7 46
DVB  DVB
0,2 16 30 47,4 51 ,4  0.2 16 30 47.4 51, 4
0,2 18 30 34,6 49,9  0.2 18 30 34.6 49.9
0,2 20 30 27,4 47,6  0.2 20 30 27.4 47.6
0 20 27 36,6 45,1  0 20 27 36.6 45.1
0 21 27 30,9 44,3  0 21 27 30.9 44.3
0 22 27 20,8 43  0 22 27 20.8 43
DVB  DVB
0,2 16 27 44,2 46  0.2 16 27 44.2 46
0,2 18 27 34, 1 45,1  0.2 18 27 34, 1 45.1
0,2 20 27 31 ,2 43,7  0.2 20 27 31, 2 43.7
0 20 29 34,7 47  0 20 29 34.7 47
0 21 29 26,5 45,3  0 21 29 26.5 45.3
0 22 29 22,4 44,2  0 22 29 22.4 44.2
DVB  DVB
0,2 16 29 37,4 47,3  0.2 16 29 37.4 47.3
0,2 18 29 32,4 46  0.2 18 29 32.4 46
0,2 20 29 27,8 44,8  0.2 20 29 27.8 44.8
0 20 31 29 44,8  0 20 31 29 44.8
0 21 31 24,7 44  0 21 31 24.7 44
0 22 31 23,6 43,8  0 22 31 23.6 43.8
DEGDMA  DEGDMA
0,2 16 31 48,9 48,5  0.2 16 31 48.9 48.5
0,2 18 31 32,6 46,6  0.2 18 31 32.6 46.6
0,2 20 31 25,4 45,4 0 18 28 36,6 46,2 0.2 20 31 25.4 45.4 0 18 28 36.6 46.2
0 20 28 30,9 44,7  0 20 28 30.9 44.7
0 22 28 20,8 45,2  0 22 28 20.8 45.2
DEGDMA  DEGDMA
0,2 16 28 44,2 49,8  0.2 16 28 44.2 49.8
0,2 18 28 34, 1 47,1  0.2 18 28 34, 1 47.1
0,2 20 28 31 ,2 47  0.2 20 28 31, 2 47
0 18 29 40,6 48,6  0 18 29 40.6 48.6
0 20 29 30,5 46,6  0 20 29 30.5 46.6
0 22 29 25,2 45,1  0 22 29 25.2 45.1
DEGDMA  DEGDMA
0,2 16 29 54,3 50,1  0.2 16 29 54.3 50.1
0,2 18 29 37,9 47,1  0.2 18 29 37.9 47.1
0,2 20 29 29,5 45,7  0.2 20 29 29.5 45.7
0 18 26 35,6 46,8  0 18 26 35.6 46.8
0 20 26 31 ,3 44,7  0 20 26 31, 3 44.7
0 22 26 27 43,9  0 22 26 27 43.9
DEGDMA  DEGDMA
0,4 16 26 42,4 47,9  0.4 16 26 42.4 47.9
0,4 18 26 36,3 46,6  0.4 18 26 36.3 46.6
0,4 20 26 27 45  0.4 20 26 27 45
Ce tableau de résultats permet de constater l'efficacité des catalyseurs de l'invention en termes de rendement. Les catalyseurs ci-dessus (DVB, EGDMA et DEDGMA) présentent les caractéristiques suivantes : This table of results makes it possible to observe the effectiveness of the catalysts of the invention in terms of yield. The above catalysts (DVB, EGDMA and DEDGMA) have the following characteristics:
Il a été constaté que les monolithes St-DVB-AQ, St-EGDMA-AQ et St-DEGDMA-AQ sont résistants dans les conditions de cuisson et ne se dégradent pas. St-DVB-AQ, St-EGDMA-AQ and St-DEGDMA-AQ monoliths have been found to be resistant under cooking conditions and do not degrade.
Exemple 7 : Recyclage des catalyseurs Exemple 7.1. Example 7: Recycling Catalysts Example 7.1.
Les monolithes sont récupérés entièrement et sans perte lors d'une première cuisson et sont testés à nouveau lors d'une deuxième cuisson. Entre deux cuissons, les monolithes sont gardés dans la liqueur noire et utilisés sans aucune étape de purification. La liqueur noire permet de les conserver dans le même état de gonflement et d'hydratation qu'en fin de cuisson. The monoliths are recovered completely and without loss during a first cooking and are tested again during a second cooking. Between two cooking, Monoliths are kept in black liquor and used without any purification steps. Black liquor keeps them in the same state of swelling and hydration at the end of cooking.
Les résultats obtenus sont indiqués dans le tableau ci-après (mêmes conditions que dans l'exemple 6). The results obtained are shown in the table below (same conditions as in Example 6).
Ce tableau de résultats permet de constater l'efficacité des catalyseurs selon l'invention, une fois recyclés. This table of results makes it possible to observe the effectiveness of the catalysts according to the invention, once recycled.
Exemple 7.2. - Etude de l'évolution des valeurs d'Indice Kappa en fonction du nombre de cuissons en recyclant les mêmes monolithes Example 7.2. - Study of the evolution of Kappa index values according to the number of cooking by recycling the same monoliths
L'indice Kappa qui rend compte du taux de lignine résiduel sur les fibres (plus il est faible, plus la délignification a été performante) a été mesuré sur des pâtes classées. Ce classement consiste à séparer les fibres des incuits. La mesure de l'indice Kappa classé correspond à la mesure de l'indice Kappa en sortie de procédé en s'affranchissant des incuits. The Kappa index, which accounts for the residual lignin content on the fibers (the lower it is, the better the delignification has been), was measured on graded pasta. This classification consists of separating the fibers from the incuits. Measurement of the Kappa index is the measurement of the kappa index at the end of the process, eliminating incuits.
Tableau 1 : Indice Kappa Classé ([IK]C) en fonction du nombre de recyclages des monolithes pour une alcali active de 22% par rapport aux cuissons témoins. Table 1: Classified Kappa Index ([IK] C ) according to the number of monolith recycling for active alkali of 22% compared to control cooks.
A une teneur en poids d'alcali actif de 22%, l'effet sur l'indice Kappa est conservé après 3 cuissons malgré les sources de variation liées au procédé. Il n'a pas été observé de dégradations physiques des monolithes. At a content by weight of active alkali of 22%, the effect on the Kappa number is preserved after 3 firings despite the sources of variation related to the process. No physical degradations of the monoliths were observed.
Tableau 2 : Indice Kappa Classé en fonction du nombre de recyclages des monolithes pour une alcali active de 26% par rapport aux cuissons témoins. Table 2: Kappa index Classified according to the number of monoliths recycling for an active alkali of 26% compared to control cooks.
Les deux premières cuissons ont été réalisées avec un lot de bois différent des trois dernières. The first two bakes were made with a lot of wood different from the last three.
Malgré cela, pour une teneur en poids d'alcali actif de 26%, l'effet sur l'indice Kappa est conservé après 5 cuissons, et ce malgré les sources de variation liées au procédé. Il n'a pas été observé de dégradations physiques des monolithes.  In spite of this, for an active alkali content by weight of 26%, the effect on the Kappa number is preserved after five firings, in spite of the sources of variation related to the process. No physical degradations of the monoliths were observed.
Tous ces résultats démontrent l'efficacité des catalyseurs monolithiques selon l'invention, et ce même après plusieurs utilisations. All these results demonstrate the effectiveness of the monolithic catalysts according to the invention, even after several uses.

Claims

REVENDICATIONS
1. Catalyseur anthraquinonique supporté sous forme de monolithe, comprenant un support polymérique contenant en surface au moins un motif anthraquinone, ledit catalyseur anthraquinonique supporté étant susceptible d'être obtenu par polymérisation radicalaire d'un mélange réactionnel comprenant : An anthraquinone supported catalyst in the form of a monolith, comprising a polymeric support containing at least one anthraquinone unit on the surface, said supported anthraquinone catalyst being obtainable by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
- du styrène ;  styrene;
- au moins un amorceur générateur de radicaux libres ;  at least one initiator generating free radicals;
- au moins un agent de réticulation au moins difonctionnel, choisi dans le groupe constitué du divinylbenzène, du diméthacrylate d'éthylène glycol, du diméthacrylate de di(éthylène glycol), de composés comprenant une chaîne alkyle, interrompue par un ou plusieurs groupements -((CH2)kO)m avec 2<k<5, 1 <m<3, substitué(s) en position a ou ω par au moins une fonction acrylate, méthacrylate, vinylique ou styrénique, et de leurs mélanges ; at least one at least one difunctional crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, compounds comprising an alkyl chain, interrupted by one or more groups; (CH 2 ) k O) m with 2 <k <5, 1 <m <3, substituted in position a or ω by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function, and mixtures thereof;
- au moins un agent porogène ; et  at least one porogenic agent; and
- au moins un monomère styrénique anthraquinonique de formule (I)  at least one anthraquinone styrene monomer of formula (I)
dans laquelle n est un nombre entier variant de 1 à 5.  in which n is an integer ranging from 1 to 5.
2. Catalyseur anthraquinonique supporté selon la revendication 1 , dans lequel l'agent porogène est choisi dans le groupe constitué du toluène, des alcools à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone, des alcanes à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone, des oligomères d'éthylène glycol et de leurs mélanges. The supported anthraquinone catalyst according to claim 1, wherein the blowing agent is selected from the group consisting of toluene, long chain alcohols having at least 10 carbon atoms, long chain alkanes having at least 10 carbon atoms oligomers of ethylene glycol and mixtures thereof.
3. Catalyseur anthraquinonique supporté selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'agent porogène est un mélange d'au moins deux composés choisis dans le groupe constitué du toluène, des alcools à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone et des alcanes à longue chaîne comprenant au moins 10 atomes de carbone. The supported anthraquinone catalyst according to claim 1 or 2, wherein the blowing agent is a mixture of at least two compounds selected from the group consisting of toluene, long chain alcohols comprising at least 10 carbon atoms and alkanes long chain comprising at least 10 carbon atoms.
4. Catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'agent porogène est un mélange de dodécanol et de toluène. The supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the blowing agent is a mixture of dodecanol and toluene.
5. Catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant de 5% à 20%, de préférence de 8% à 1 1 %, en poids d'anthraquinone par rapport au poids total de catalyseur anthraquinone supporté. A supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 4, comprising from 5% to 20%, preferably from 8% to 1%, by weight of anthraquinone based on the total weight of supported anthraquinone catalyst.
6. Catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le mélange réactionnel comprend : The supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein the reaction mixture comprises:
- de 10% à 30% en poids de styrène par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 10% to 30% by weight of styrene relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 0,1 % à 5% en poids d'amorceur par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 0.1% to 5% by weight of initiator relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 10% à 30% en poids d'agent de réticulation par rapport au poids total de mélange réactionnel ;  from 10% to 30% by weight of crosslinking agent relative to the total weight of the reaction mixture;
- de 10% à 60% en poids d'agent porogène par rapport au poids total de mélange réactionnel ; et  from 10% to 60% by weight of pore-forming agent relative to the total weight of the reaction mixture; and
- moins de 10% en poids de monomère styrénique anthraquinonique de formule (I).  less than 10% by weight of anthraquinone styrene monomer of formula (I).
7. Catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dont la surface spécifique déterminée par la méthode BET est supérieure ou égale à 20 m2/g, et de préférence comprise entre 20 et 200 m2/g. 7. supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 6, whose specific surface area determined by the BET method is greater than or equal to 20 m 2 / g, and preferably between 20 and 200 m 2 / g.
8. Catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont le module d'Young est compris entre 100 MPa et 400 MPa. The supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 7, wherein the Young's modulus is between 100 MPa and 400 MPa.
9. Utilisation du catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour catalyser la cuisson kraft ou alcaline du bois. 9. Use of the supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 8 for catalysing the kraft or alkaline cooking of wood.
10. Procédé de préparation d'un catalyseur anthraquinonique supporté, sous forme de monolithe, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, par polymérisation radicalaire d'un mélange réactionnel comprenant : A process for the preparation of a monolite supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 8 by radical polymerization of a reaction mixture comprising:
- du styrène ;  styrene;
- au moins un amorceur générateur de radicaux libres ;  at least one initiator generating free radicals;
- au moins un agent de réticulation au moins difonctionnel, choisi dans le groupe constitué du divinylbenzène, du diméthacrylate d'éthylène glycol, du diméthacrylate de di(éthylène glycol), de composés comprenant une chaîne alkyle, interrompue par un ou plusieurs groupements -((CH2)kO)m avec 2<k<5, 1 <m<3, substitué(s) en position a ou ω par au moins une fonction acrylate, méthacrylate, vinylique ou styrénique, et de leurs mélanges ; at least one at least one difunctional crosslinking agent selected from the group consisting of divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, di (ethylene glycol) dimethacrylate, compounds comprising an alkyl chain, interrupted by one or more groups; (CH 2 ) k O) m with 2 <k <5, 1 <m <3, substituted in position a or ω by at least one acrylate, methacrylate, vinyl or styrenic function, and mixtures thereof;
- au moins un agent porogène ; et  at least one porogenic agent; and
- au moins un monomère styrénique anthraquinonique de formule (I)  at least one anthraquinone styrene monomer of formula (I)
dans laquelle n est un nombre entier variant de 1 à 5. in which n is an integer ranging from 1 to 5.
11. Procédé de préparation d'une pâte cellulosique, comprenant une étape de cuisson kraft ou alcaline de copeaux de bois ou de biomasse lignocellulosique à une température comprise entre 130°C et 180°C pendant une durée de 30 minutes à 120 minutes, en présence d'eau, de catalyseur anthraquinonique supporté selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et d'une solution aqueuse de soude et/ou de sulfure de sodium. A process for preparing a cellulosic pulp, comprising a kraft or alkaline cooking step of wood chips or lignocellulosic biomass at a temperature of between 130 ° C. and 180 ° C. for a period of 30 minutes to 120 minutes, presence of water, supported anthraquinone catalyst according to any one of claims 1 to 8, and an aqueous solution of sodium hydroxide and / or sodium sulphide.
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