FI76135B - Foerfarande foer blekning av pappersmassor med vaeteperoxid. - Google Patents

Description

761 35

Menetelmä paperimassojen valkaisemiseksi vetyperoksidin avulla

Kyseessä oleva keksintö koskee menetelmää, jonka avulla voidaan valkaista kemiallisia paperimassoja vetyperoksidin avulla.

Kemiallisten paperimassojen valkaiseminen, so. valkaisemattomien selluloosamassojen, jotka on saatu keittämällä ligno-selluloosa-aineita ns. sulfiitti-, sulfaatti- tai Kraft-menetel-män mukaan natriumhydroksidin tai -karbonaatin kanssa, suoritetaan teollisuudessa tavallisesti kloorin tai kloorijohdannaisten avulla, jotka ovat kuten kloori luonteeltaan hapettavia, kuten klooridioksidi CIC^ tai natriumhypokloriitti NaOCl.

Mikään näistä hapettavista aineista ei kuitenkaan pysty yksinään takaamaan tyydyttävää valkaisua yhdessä ainoassa operaatiossa. On suoritettava useita erillisiä vaiheita ja välivaiheita kuten erikoisesti ns. alkaliliuoksessa uuttaminen. Tällaisista peräkkäisistä vaiheista peräisin olevat laskuvedet ovat hyvin voimakkaasti värjäytyneitä, saastuttavia ja syövyttäviä. Ne voivat jopa aiheuttaa räjähdysvaaran reagoivien aineiden sykliin palautuksen aikana. Ne sisältävät erikoisesti huomattavia määriä orgaanisia klooripitoisia aineita ja kloridi-ioneja. Tästä johtuen niitä ei voida heittää pois eikä palauttaa takaisin sykliin ilman monimutkaisia ja kalliita käsittelyjä.

Mainittujen epäkohtien korjaamiseksi on harkittu ei-kloorattu-jen hapettavien aineiden käyttämistä, nimenomaan hapen tai vetyperoksidin. Hapen käyttö, jossa on pakko työskennellä paineen alaisena ja suurin kustannuksin, on saavuttanut vain rajoitetun käytön teollisuudessa.

Vetyperoksidia voidaan käyttää atmosfäärin paineessa tavanmukaisissa valkaisulaitteissa. Kuitenkaan sen käytön avulla 761 35 2 suoraan valkaisemattomiin massoihin, joiden kappaindeksi on suunnilleen 30, ei ole voitu saada sellaisia käsiteltyjä massoja, joiden kappaindeksi olisi suunnilleen alle 20-25. Lisä-vaiheen avulla, jossa näitä massoja esikäsitellään happamassa väliaineessa, ja joka on vireillä olevien hakemusten kohteena, voidaan parantaa näitä tuloksia, mutta kaikissa tunnetuissa valkaisumenetelmissä, jotka perustuvat vuorotteleviin happaman liuoksen ja emäksisen liuoksen vaiheisiin, ei voida välttää probleemeja jotka syntyvät käytettyjen liuosten poisheittämisestä tai uudelleen sykliin palauttamisesta eikä saavuttaa alhaisia kappa-arvoja käsitellyille massoille.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan saada valkaistuja selluloosapaperimassoja, joiden kappaindeksi on alle 10 ja samalla sellaisia laskuvesiä, jotka voidaan suoraan paLauttaa sykliin valkaisumenetelmään.

Menetelmä käsittää sen, että valkaisemattomia selluloosapaperimassoja käsitellään vetyperoksidin avulla, yhdessä ainoassa vaiheessa, lämpötilavälillä 70-100°C valkaisuliuoksen avulla, jonka pH pidetään välillä 11-11,5 ja vetyperoksidin lisäksi käytetään ainakin yhtä alkalista ainetta joksi voidaan valita joko natriumhydroksidi tai natriumkarbonaatti, ainakin yhtä alkalimetallisilikaattia, jonka konsentraatio ilmoitettuna piidioksidina S1O2 on ainakin 0,3 paino-%, ainakin yhtä magne-siumsuolaa ja ainakin yhtä kalsiumsuolaa sellainen määrä, että kummankin maa-alkalialkuaineen konsentraatio on välillä 0,05-1 paino-%, ja nämä pidetään liuenneina ainakin yhden maa-alkali-ioneja kompleksoivan aineen avulla, ja kompleksia muodostavan aineen kokonaiskonsentraatio ei ylitä 10 paino-%.

Vetyperoksidin konsentraatio valkaisuliuoksessa on sama kuin teollisuudessa yleisesti hyväksytty. Se ei tavallisesti ylitä 1 paino-% ja se on tavallisimmin välillä 0,02-0,5 %.

3 76135

Alkalimetallisilikaatin konsentraatio painoprosenteissa, ilmaistuna SiO^ina, valitaan taloudellisista syistä alle 20 %:ksi ja se on tavallisimmin alle 5 %.

Parhaiten soveltuvia kalsiumsuoloja ja magnesiumsuoloja ovat ne, joiden anioni on mahdollisimman inertti vetyperoksidiin nähden keksinnön mukaisen menetelmän suorittamisolosuhteissa, kuten esimerkiksi kloridit.

Magnesium- ja kalsiumioneja kompleksoiva aine tai aineet valitaan esimerkiksi alkalimetallipolyfosfaateista ja -pyrofosfaa-teista, typpeä sisältävistä hapoista kuten etyleenidiamiini-tetraetikkahappo, dietyleenitriamiinipentaetikkahappo ja nitrilo-etikkahappo, tai niiden suoloista, monomeerisistä tai polymeerisistä fosforihapoista, polyelektrolyyteistä kuten poly-a-hydroksiakryylihappo ja vastaava laktoni.

Natriumhydroksidia ja natriumkarbonaattia pidetään muita aikalisiä aineita parempina taloudellisista syistä.

Kun keksinnön mukainen menetelmä suoritetaan alle 70°C lämpötilassa, on saatu valkaisu erinomainen, mutta sen saavuttamiseen vaaditaan reaktioaikojaf jotka tulevat nopeasti haitallisiksi.

Kun keksinnön mukainen menetelmä suoritetaan yli 100°C lämpötilassa, tulee vetyperoksidin hajoaminen nopeasti häiritseväksi. Parhaana pidetty lämpötilaväli on 85-95°C.

Jotta valkaisuliuoksen koostumus olisi tyydyttävä, pidetään parhaana suorittaa vesiväliaineessa olevien kalsium- ja magnesium-suolojen liuottaminen siten, että läsnä on maa-alkali-ioneja kompleksoivaa ainetta tai aineita ja lisätä sitten näin saatuun liuokseen alkalimetallisilikaattia konsentroidun vesiliuoksen muodossa, sitten vetyperoksidin liuos ennen kuin seoksen pH säädetään arvoon välille 11-11,5 natriumhydroksidin tai -karbonaatin avulla.

4 761 35

Kontakti valkaistavan massan ja tähän tarkoitukseen muodostetun liuoksen kanssa, mihin kuluva aika voi vaihdella riippuen erikoisesti lämpötilasta, mutta ei kuitenkaan tavallisesti ylitä kymmentä tuntia, tapahtuu joko ei-jatkuvana tai jatkuvana siten, että valkaisuliuos johdetaan kiinteän faasin läpi, joka muodostuu selluloosa-aineesta tai siten, että tämä liuos sekoitetaan hyvin tämän kiinteän faasin kanssa.

Ensimmäisessä tapauksessa, eli perkolaatiotekniikassa voi paino-suhde valkaisuliuos/kiinteä aine olla välillä 10-100 ja mieluummin välillä 15-50. Toisessa tapauksessa tämä suhde voi olla välillä 4-100 ja mieluummin välillä 8-20.

Seuraavat esimerkit, jotka on annettu ei-rajoittavassa mielessä, valaisevat keksinnön mukaista menetelmää:

Esimerkki 1 20 g valkaisematonta massaa, joka on peräisin havupuun Kraft-kei-tosta ja jonka kappaindeksi on 30, käsitellään perkolaation avulla lämpötilassa 90°C 8 h ajan 500 g:n avulla valkaisuliuos-ta, jonka pH pidetään vakiona arvossa 11-11,5 lisäämällä nat-riumhydroksidia ja joka kiertää suljetussa piirissä nopeudella 300 ml/h, vetyperoksidipitoisuus pidetään vakiona lisäämällä tätä reagoivaa ainetta, ja liuos sisältää paino-osissa: natriumsilikaattia (ilmoitettuna Na20,3,36 Si02) 1,7 % kalsiumia (CaCl2:n muodossa) 0,3 % magnesiumia (MgCl2:n muodossa) 0,15 % natriumtripolyfosfaattia 0,6 % natriumhydroksidia 0,4 % vetyperoksidia, 100-prosenttista 0,34 % Käsittelyn jälkeen on massan kappaindeksi vain 8 ja tämän saavuttamiseksi kulutetun vetyperoksidin määrä ei edusta kuin 4 paino-% käytetystä massasta.

5 76135

Esimerkki 2

Työskennellään kuten esimerkissä 1 ja valkaisuliuoksena on sama, jota on käytetty käsittelemään esimerkin 1 valkaisemattoman massan panos; käsitellään toinen valkaisemattoman massan panos ja sitten kolmas. Tämän kolmannen operaation jälkeen todetaan, että valkaisuliuos on säilyttänyt koko tehokkuutensa, koska käsitellyn massan kappaindeksi on 8 ja kulutettu vetyperoksidi ei ole kuin 4,1 paino-% laskettuna käytetyn massan painosta.

Esimerkki 3 10 g samaa alkuperää olevaa valkaisematonta massaa, jonka kappa-indeksi on sama kuin esimerkissä 1, sekoitetaan 100 g:n kanssa liuosta, jolla on sama painokoostumus kuin esimerkissä 1. Seosta pidetään 90°C:ssa 10 h ajan ja lisätään 5 h kuluttua 0,34 g vetyperoksidia.

Käsittelyn jälkeen on massan kappaindeksi = 8 ja tämän tuloksen saavuttamiseen tarvitun vetyperoksidin kulutus ei ole kuin 4,3 paino-% laskettuna käytetystä massasta.

Analoginen tulos saavutetaan kun työskennellään samassa lämpötilassa kuin edellä mutta jatkuvana lisäämällä valkaistavaa massaa ja poistamalla ekvivalentti määrä valkaistua massaa ja ottamalla takaisin sykliin valkaisuliuosta, joka on erotettu poistetusta massasta ja jonka vetyperoksidin tiitteri on säädetty uudelleen samoin kuin muilla valkaisuliuoksen aineosiin kuuluvilla aineilla siten, että käsittelyalueella vallitsevat muuttumattomat olosuhteet ja että kontakti tapahtuu 8 h aikana massan ja valkaisuliuoksen välillä.

Claims (5)

6 761 35

1. Kemiallisten paperimassojen valkaisumenetelmä vetyperoksidin avulla, tunnettu siitä, että operaatio suoritetaan yhdessä ainoassa vaiheessa pH-arvolla 11-11,5, lämpötilassa 70-90°C liuoksen avulla, joka sisältää vetyperoksidin lisäksi ainakin yhtä alkalista ainetta joksi valitaan natriumhydroksidi tai natriumkarbonaatti, ainakin yhtä alkalimetallisilikaattia, jonka konsentraatio ilmaistuna SiC^na on ainakin 0,3 paino-%, ainakin yhtä magnesiumsuolaa ja ainakin yhtä kalsiumsuolaa sellainen määrä, että kummankin maa-alkalialkuaineen konsentraatio on välillä 0,05-1 %, ja pidetään nämä liuenneessa tilassa ainakin yhden maa-alkali-ioneja kompleksoivan aineen avulla, jota on sellainen määrä, että kompleksoivan aineen kokonais-konsentraatio on korkeintaan 10 paino-%.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallisilikaatti on natriumsilikaatti.

3. Jomman kumman patenttivaatimuksen 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesium- ja kalsiumsuolojen anionit ovat inerttejä vetyperoksidin suhteen.

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiumsuola on magnesiumkloridi.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumsuola on kalsiumkloridi.