FI76136C - Foerfarande foer blekning av ns-aq- eller sap-massa. - Google Patents

Description

761 36

Menetelmä NS-AQ- tai SAP-massan valkaisemiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä selluloosapitoisen ns. NS-AQ-massan (Neutral sulfite anthraquinone pulping) tai ns. SAP-massan (Semi alkaline pulping) valkaisemiseksi yhdessä vaiheessa .

NS-AQ- ja SAP-massoilla tarkoitetaan neutraaleissa tai aikalisissä keitto-oloissa valmistettuja uudentyyppisiä massoja, joiden keitoissa käytetään lisäaineena antrakinonia tai sen johdannaisia esim. tetrahydroantrakinonia. Massojen etuina tavallisiin paperimassoihin verrattuna on mm. korkeampi saanto ja paremmat lujuusominaisuudet .

Näiden massatyyppien valmistusta on kuvattu esim. seuraavissa kirjallisuuslähteissä:

Virkola N.-E., Pusa R., Kettunen J., Neutral sulfite AQ pulping as an alternative to kraft pulping. TAPPI 64 (1981) : 5, 103-107, ja

Kettunen J., Virkola N.-E., Yrjölä I., The effect of anthraquinone on neutral sulphite and alkaline sulphite cooking of pine. Paperi ja Puu (1979) : 11, 685-700.

Keitonjälkeisten NS-AQ- ja SAP-massojen vaaleus jää alemmaksi kuin yleensä l/2-valkaistu sulfaattimassa ja alemmaksi kuin olisi edullista esim. eräiden sanomalehtipaperilaatujen valmistuksessa. Siksi on usein eduksi, jos niiden vaaleutta voitaisiin nostaa jonkin verran täyttämään tiettyjen paperilajien vaatimukset.

761 36 2

Tunnetaan useita menetelmiä selluloosapitoisten massojen valkai-semiseksi, joista tärkeimpinä voidaan mainita kloori (C)-, kloori-dioksidi (D)—, alkaliuutto (E)-, hypokloriitti (H)-, happi (O)-, peroksidi (P)- ja otsoni (Z)-valkaisu sekä näiden erilaiset yhdistelmät.

Yksivaiheista peroksidivalkaisua käytetään suhteellisen vaaleiden mekaanisten ja kemimekaanisten massojen, erityisesti puuhiokkeen ja TMP-massojen, valkaisuun. Peroksidin hajoamisen vähentämiseksi käytetään erilaisia stabilointiaineita, kuten natriumsilikaattia, magnesiumsulfaattia tai kömpieksoivaa ainetta, kuten dietyleeni-triamiinipentaetikkahapon natriumsuolaa (DTPA) tai etyleenidiamii-nitetraetikkahapon natriumsuolaa (EDTA). On myöskin tunnettua käyttää peroksidia sulfaatti- ja sulfiittimassojen monivaiheval-kaisun alkuvalkaisussa lopullisessa valkaisuvaiheessa tai yleisimmin E-vaiheissa.

NS-AQ- ja SAP-massojen vaaleuden nostamiseen on aikaisemmin käytetty yksivaiheista ns. hypokloriittivalkaisua (ks. esim. Wong A., Gilbert A. F., Voss R. H., Wearing J. T., Quality of effluents produced in the bleaching of alkaline sulphite-anthraquinone pulp. Paperi ja Puu (1984) : 8, 468-473) Tämän menetelmän haittoina ovat kuitenkin suuri kemikaalien kulutus, jätevesiin joutuvat happea kuluttavat ja haitalliset kloo-rautuneet yhdisteet sekä heikentyneet massan lujuusominaisuudet.

Esillä olevalla keksinnöllä on aikaansaatu menetelmä NS-AQ-ja SAP-massojen valkaisemiseksi, joka tunnettuun hypokloriitti-valkaisuun verrattuna on ympäristöystävällisempi ja johtaa massan parempiin ominaisuuksiin. Esillä olevassa keksinnössä osoitetaan, että nämä tavoitteet saavutettiin yksivaiheisella peroksidival-kaisulla, jossa valkaisuolosuhteet ja lisäaineet valittiin tietyllä tavalla.

3 761 36

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että valkaisu suoritetaan peroksidivalkaisuliuoksella, joka valkaistavan massan kuivapainosta laskettuna sisältää 1-5 paino-% peroksidia, o 0-6 paino-% natriumsilikaattia laskettuna 36 Be:na vesilasina tai vastaava määrä muuta stabilointiainetta, ja 0-1,5 paino-% dietyleenitriamiinipentaetikkahapon nat- riumsuolaa (DTPA) ja/tai muuta kompleksoivaa ainetta, ja että pH säädetään niin, että massan loppu-pH on noin 8-11, edullisesti 9-10.

Keksinnön mukaisen menetelmän etuina ovat suurempi massan saanto, massan paremmat lujuusominaisuudet, pienemmät ympäristöpäästöt ja parempi vaaleuden pysyvyys.

Keksinnön mukaan on havaittu, että valkaisuolosuhteilla on ratkaiseva merkitys massan laatuun. Väärissä olosuhteissa, erityisesti pH:n ylittäessä arvon 11, peroksidi alkaa hajota ja sitä kuluu liiaksi hukkareaktioihin ja ligniinin poistoon sen sijaan, että se osittaisen ligniinin poiston lisäksi myös valkaisisi massaan jääneen ligniinin värillisiä yhdisteitä.

Valkaistavan massan kuiva-ainepitoisuus eli sakeus on tyypillisesti 7-35 % ja edullisesti 10-20 %.

o

Sopiva lämpötila valkaisun aikana on 50-90 C ja edullisesti 65-75°C.

76136 4

Valkaisussa käytettävä peroksidi on edullisesti vetyperoksidi, jolloin tarvittaessa lisätään alkalia, kuten alkali- tai maa-alkalimetallihydroksidia, sopivan pH-arvon saavuttamiseksi. Voidaan myöskin käyttää natriumperoksidia, jolloin tarvittaessa lisätään happoa, kuten rikkihappoa, sopivan pH-arvon saavuttamiseksi .

Peroksidivalkaisuliuos sisältää edullisesti massan kuivapainosta laskettuna 1-5 paino-% vetyperoksidia ja 0,3-1,0 paino-1 natrium-hydroksidia .

Peroksidivalkaisuliuos sisältää lisäksi edullisesti 0,1-1,5 paino-% metalleja kompleksoivaa ainetta, kuten dietyleenitriamiinipen-taetikkahapon natriumsuolaa (DTPA). Erityisen edullinen määrä on 0,1-0,6 paino-%. Peroksidivalkaisuliuos voi myöskin sisältää mag-nesiumsuoloja, kuten magnesiumsulfaattia.

Peroksidivalkaisuliuos voi lisäksi sisältää natriumsilikaattia tai muuta stabilointiainetta, jolla on puskuroiva ja selluloosa- kuituja suojaava vaikutus. Natriumsilikaatin sopiva määrä massan o _ kuivapainosta laskettuna on 2-4 paino-% laskettuna 38 Be:na vesilasina. Natriumsilikaatti-aineosa voidaan kuitenkin jättää kokonaan pois, jolloin jätelipeä voidaan ottaa talteen ja sen sisältämät orgaaniset aineet polttaa.

Valkaistava massa voi tulla suoraan keitosta pesun jälkeen tai se voi esimerkiksi tulla normaalisti tapahtuneesta happivalkaisusta.

Valkaisun jälkeiset vedet voidaan kierrättää valkaisutornia edel- * tävälle syrjäyttävälle pesurille, jolloin jäännöskemikaalit, mm. vetyperoksidi, saadaan käytettyä hyväksi.

5 76136

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin esimerkkien avulla. Esimerkit havainnollistavat keksinön mukaisella peroksidivalkaisulla (P) saavutettuja tuloksia verrattuna hypokloriittivalkaisuun (H) suoritettaessa kokeita NS-AQ- ja SAP-massoille.

Kokeissa on käytetty seuraavia olosuhteita, ellei toisin ole mainittu : P-valkaisu H-valkaisu o lämpötila C 75 40 viive min 120 120 sakeus % 18 12

Esimerkki 1: Laboratoriossa valmistetun NS-AQ-massan valkaisu Lähtömassa: vaaleus 50,3 kappaluku 41,6 *

Olosuhteet : H O -annos % 2,5 2 2 o vesilasi (laskettuna 38 Be:na % 3,5

NaOH % 0,6 DTPA (40 %:na liuoksena) % 0,3

Tulokset: vaaleus 61,2 H O -kulutus, % 1,74 2 2 loppu-pH 8,9

Tulokset osoittavat, että NS-AQ-massalla voidaan saavuttaa vaa-leustaso yli 60 % ISO peroksidivalkaisun avulla. 1

Ainemäärät on tässä esimerkissä samoin kuin muissa esi merkeissä laskettu massan kuivapainosta.

6 76136

Esimerkki 2: Tehdasvalmistetun SAP-massan valkaisu laboratorios sa Lähtömassa: kappaluku 30,1 vaaleus 46,8

Olosuhteet: P H

H O /NaOCl-annos S 2,5 6,0 2 2 vesilasi " 3,5

NaOH " 0,6 DTPA " 0,3

Tulokset: vaaleus 62,9 60,8 loppu-pH 9,9 7,0 H 0 /NaOCl-kulutus % 1,95 6,0 2 2

Tulokset osoittavat, että peroksidivalkaisulla on saavutettavissa tehdasvalmistetulla SAP-massalla vaaleustaso yli 60 %-ISO ja vaaleus voi olla jopa korkeampi kuin mihin hypovalkaisulla päästään.

Esimerkki 3: Tehdasvalmmistetun SAP-massan valkaisu laborato riossa Lähtömassa sama kuin esimerkissä 2.

Olosuhteet peroksidivalkaisussa myös samat kuin esimerkissä 2 paitsi, että vesilasia ei käytetty lainkaan.

Tulokset: P

vaaleus 58,3 loppu-pH 9,1 H 0 -kulutus % 2,5 2 2 761 36 7

Tulokset osoittavat, että peroksidivalkaisussa ei välttämättä tarvita vesilasia, jolloin jätevesien kierrättäminen talteenottoon on mahdollista ja silloinhan voidaan pienentää jätevesien mukana vesistöön joutuvaa päästökuormitusta.

Esimerkki 4: Tehdasvalmistetun SAP-massan valkaisu laborato riossa Lähtömassa ja peroksidivalkaisu kuten esimerkissä 2 paitsi, että NaOH-annos oli 1,5 aikaisemman 0,6 %:n asemesta.

Tulokset: vaaleus 51,8 H O -kulutus % 2,5 2 2 loppu-pH 11,6

Tulokset osoittavat, että liian korkea pH valkaisussa hajottaa peroksidin, jolloin jäännös menee Osaan. Täten NaOH-annos on säädettävä siten, että pH ei nouse liian korkealle ja H O - 2 2 jäännöstä aina esiintyy.

Esimerkki 5: Tehdasvalmistetun SAP-massan valkaisu laboratoriossa Lähtömassa: vaaleus 46,4 kappaluku 39,8 3 .

viskositeetti 1260 cm /g

Olosuhteet: P H

sakeus % 12 12 HO /NaOCl-annos " 3,0 6,0 2 2

NaOH " 0,5 vesilasi " 3,5 DTPA ” 0,3

MgSO " 0,1 4

Tulokset: vaaleus 59,6 61,2 kappaluku 33,6 20,5 viskositeetti 1260 990 loppu-pH 9,8 7,8 H O /NaOCl-kulutus % 2,2 6,0 2 2 761 36 8

P H

saanto - 97,6 jälkikellertyminen %-yks. 2,8 11,2 (24 h, 103 C) BHK -kuormitus kg 0 /t 9 15 7 2 repäisyindeksi 11,4 10,5 lujuustulo BJT (SR 18) 925 825

Tulokset osoittavat peroksidivalkaistun massan olevan useilta ominaisuuksiltaan hypovalkaistua massaa parempaa. Sen: - kappaluku on korkeampi - viskositeetti on korkeampi - saanto on korkeampi - BHK^-kuormitus on pienempi - vaaleuden pysyvyys on parempi - massan lujuus on parempi

Esimerkki 6: Tehdasvalmistetun SAP-massan valkaisu laborato riossa Lähtömassa ja olosuhteet kuten edellä, mutta peroksidivalkaisussa ei käytetty vesilasia.

Tulokset ovat täysin vesilasillisen valkaisun kanssa yhdenveroisia paitsi vaaleuden suhteen, joka jäi 2,5 %:n peroksidiannok-sella n. 2 %-yksikköä alemmaksi eli 57,7tään.

Tulokset osoittavat, että myös ilman vesilasia peroksidivalkaistun massan ominaisuudet ovat paremmat kuin hypovalkaistun.

9 761 36

Esimerkki 7: SAP-massan valkaisu tehtaalla SAP-massaa valkaistiin peroksidilla tehdasoloissa, jolloin tuloksiksi saatiin (vertailuna hypokloriitilla valkaistu massa):

Valkaisematon massa: vaaleus 52,4 kappaluku 39 viskositeetti 1100 cm /g

Olosuhteet: P H

sakeus S 12 12 lämpötila % 70 40 aika min 120 120 H O /NaOCl-annos % 2,5 6,0 2 2

NaOH % 0,5 DTPA % 0,3 höyryn kulutus GJ/t 0,83

Valkaistu massa: vaaleus 61 62 kappaluku 33 20 viskositeetti 1060 900 repäisyind. n. 10 n. 8,5 puhtaus hyvä hyvä

Tulokset osoittavat, että tehtaassa pystytään toistamaan laboratoriokokeet menestyksellisesti ja saavuttamaan jopa parempia tuloksia. Johtopäätöksinä voidaan todeta: - tavoitevaaleus (yli 60 %-ISO) saavutetaan helposti myös ilman vesilasia tällöin vesikiertojen sulkeminen on mahdollista, jolloin päästöt vähenevät - massan lujuus on valkaisemattoman massan luokkaa eli parempi kuin hypovalkaistulla massalla - massa soveltuu paperin tekoon hyvin puhtautensa puolesta.

Claims (10)

761 36

1. Menetelmä NS-AQ- tai SAP-massan valkaisemiseksi peroksidil-la yhdessä vaiheessa, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan peroksidivalkaisuliuoksella, joka valkaistavan massan kuivapainosta laskettuna sisältää 1-5 paino-% peroksidia, o „ 0-6 paino-l natnumsilikaattia laskettuna 38 Be:na vesi lasina tai vastaava määrä muuta stabilointiainetta, ja 0-1,5 paino-% dietyleenitriamiinipentaetikkahapon natriumsuolaa (DTPA) ja/tai muuta kompleksoivaa ainetta, ja että pH säädetään niin, että massan loppu-pH on noin 8-11, edullisesti 9-10.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan kuiva-ainepitoisuus valkaisun aikana on 7-35 paino-%, edullisesti 10-20 paino-%.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosapitoisesta aineesta poistetaan valkaisun aikana ligniiniä vain osittain samalla kun jäljelle jääneen ligniinin värillisiä yhdisteitä valkaistaan.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan lämpötilassa o o 50-90 C, edullisesti 65-75 C.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidivalkaisuliuos massan kuiva-painosta laskettuna sisältää 1-5 paino-%, edullisesti 2-3,5 paino-% vetyperoksidia. 761 36

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidivalkaisuliuos massan kuiva-painosta laskettuna sisältää 0-1 paino-%, edullisesti 0,3-0,6 paino-% alkalia natriumhydroksidina laskettuna, edullisesti alka li- tai maa-alkalimetallihydroksidia.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidivalkaisuliuos massan kuiva-painosta laskettuna sisältää 0,1-0,6 paino-% dietyleenitriamiini-pentaetikkahapon natriumsuolaa.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidivalkaisuliuos massan kuiva- painosta laskettuna sisältää 2-4 paino-% natriumsilikaattia las-o kettuna 38 Be:na vesilasina.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelipeä otetaan talteen silloin, kun natriumsilikaattia ei käytetä.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valkaisun jälkeiset vedet kierrätetään valkaisutornia edeltävälle syrjäyttävälle pesurille. 76136