FI83239C - Behandling av kemiska barrtraedsmassor med vaeteperoxid foer blekning av dem. - Google Patents

Description

1 83239

Kemiallisten havupuu massojen käsittely vetyperoksidilla niiden valkaisemiseksi Tämä keksintö koskee kemiallisten paperimassojen käsittelyä vetyperoksidilla niiden valkaisemiseksi.

Kemialliset paperimassat eli valkaisemattomat selluloosamassat, jotka saadaan keittämällä selluloosapitoisia aineita niin sanotulla sulfiitti-, sulfaatti- eli kraft-, sooda-tai karbonaattimenetelmällä, joudutaan valkaisemaan, jotta niistä johdetuilla tuotteilla olisi niiden käyttötarkoituksen edellyttämät ominaisuudet.

Massan ligniinipitoisuus, joka ilmaistaan alalla kappaluku-na, määrää käytännössä käytettävän kemiallisen valkaisuaineen kokonaismäärän.

; . Valkaiseminen saadaan suoritetuksi sitä tehokkaammin ja ta loudellisemmin pienellä määrällä käsittelyvaiheita, mitä '* ’· pienempi lähtökappaluku on.

Edellä mainituilla keittomenetelmillä ei valitettavasti päästä suoraan pieneen kappalukuun selluloosakuitujen mekaanisten ominaisuuksien huonontumatta merkittävästi.

Kloorin ja sen hapettavien johdannaisten käyttö ei sekään suoraan havupuusta valmistetuista kemiallisista massoista . . lähdettäessä alenna niiden kappalukua lähelle 10:ä ilman et tä muodostuisi voimakkaasti värjäytyneitä, ympäristöä saas-— tuttavia ja syövyttäviä päästöjä.

Edelleen kysymyksen ollessa havupuumassoista, vetyperoksidi, klooriton hapetusaine, jonka käyttäminen on vaivattomin-ta, suoraan kemiallisiin massoihin alkaliväliaineessa käytettynä johtaa sekin vain kappalukuun noin 20-25.

2 83239

Happamassa ympäristössä suoritetulla esikäsittelyllä, jollaista kuvataan esimerkiksi JP-patenttihakemuksessa n:o 76 102 103 tai FR-patenttijulkaisussa n:o 2 520 397, tämä arvo saadaan 15-20reen, mutta se nostaa esiin jo mainitut päästöistä johtuvat vaikeudet johtuen happamien ja alkalivaihei-den vuorottelusta, jota ehdotettu menetelmä edellyttää.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa käsittelyssä ei ole tunnettujen menetelmien haittoja ja sillä saadaan massoja, joiden kappaluku saattaa olla jopa alle 10, kemiallisista havu-puumassoista, käytetyn kemiallisen aineen, vetyperoksidin, hyötysuhteen ollessa erittäin korkea.

Se on tunnettu siitä, että vetyperoksidin annetaan vaikuttaa kemialliseen havupuumassaan 90-100°C:n lämpötilassa kahdessa vaiheessa, joista ensimmäisessä vaiheessa pH on 8,5-9,5, ja läsnä on ainakin yhtä metalli-ionien sekvest-rausainetta, joka on valittu typpeä sisältävistä sekvest-rausaineista tai polyfosfori- tai polyfosfonihapoista johdetuista sekvestrausaineista, määrän ollessa vähintään 3 g/1 kylpyä, niin että vetyperoksidia kuluu 0,3-2,5 paino-%:a kuivamassan painosta laskettuna, ja toisessa vaiheessa pH on vähintään 11 ja läsnä on vähintään 3.10"3 gramma-atomia magnesiumia magnesiumhydroksidina Mg(OH)2 sataa grammaa kuivaa massaa kohti, niin että vetyperoksidin kokonaiskulutus painoprosentteina näissä kahdessa vaiheessa on 2-5 % kuivan massan painosta laskettuna.

Kemiallisen aineen, jolla saadaan ensimmäistä vaihetta varten määritetyt pH-arvot, laatu ei ole kriittinen. Vetyperoksidi ei kuitenkaan saa hapettaa eikä pelkistää tätä alka-lisoivaa ainetta.

Samanaikaisesti voidaan käyttää useita tällaisia kemiallisia aineita edellyttäen, että ne eivät reagoi keskenään.

Natriumhydroksidi ja natriumkarbonaatti vastaavat edellä 11 3 83239 olevaa määritystä kuten myös, ja mieluiten, natriumtri-polyfosfaatti, etyleenidiamiinitetraetikkahapon natriumsuo-la ja dietyleenitriamiinipentaetikkahapon natriumsuola.

On suositeltavaa, että pH-arvo pysyy tässä ensimmäisessä vaiheessa mahdollisimman tasaisena, mikä saadaan aikaan tunnetuilla menetelmillä, esimerkiksi käyttämällä puskureita tai syöttämällä jatkuvasti tai jaksottain yhtä tai useampaa edellä määriteltyä kemiallista ainetta.

Keksintöön sopivista metalli-ionien sekvestrausaineista käytetään mieluiten natriumtripolyfosfaattia, etyleenidiamiini-tetraetikkahapon natriumsuolaa ja dietyleenitriamiinipenta-etikkahapon natriumsuolaa.

Nämä kolme yhdistettä voivat siis joko yksittäin tai seoksena toimia samalla sekä emäksisyyttä lisäävinä aineina että sekvestrausaineina.

.·. ; Ensimmäinen vaihe kestää yleensä alle 4 tuntia.

Emäksisistä aineista, jotka sopivat käytettäviksi toisen vaiheen pH-arvon säätämiseen, sopivat erityisen hyvin nat-riumhydroksidi ja natriumkarbonaatti.

Tässä toisessa vaiheessa magnesiumhydroksidi voidaan lisätä sellaisenaan tai käsittelykylvyssä muodostuneena jostakin magnesiumin suolasta, kuten kloridista, nitraatista tai sulfaatista, jonka anioni on vetyperoksidin suhteen neutraali.

Toinen vaihe kestää yleensä 2-5 tuntia.

Sakeus ei ole kriittinen tekijä keksinnön mukaisen käsittelyn kummankaan vaiheen kannalta. Käytännön ja kannattavuus-syistä on aina suositeltavaa, että sakeus on 3-25 % ja mieluummin vielä 5-15 %.

4 83239

Ensimmäisessä samoin kuin toisessakin vaiheessa käytetty ve-typeroksidimäärä on tietysti vähintään yhtä suuri kuin määrä, joka on määrä kuluttaa, ja enintään yleensä 5 paino-%, mieluiten noin 3,5 paino-% kuivan massan painosta.

Keksinnön mukaisen käsittelyn ensimmäisen vaiheen jälkeen massa voidaan erottaa tavanomaiseen tapaan kylpyliuoksesta ja sille voidaan suorittaa tunnettuun tapaan alkaliuutto ennen käsittelyn toista vaihetta.

Tämä alkaliuutto, joka yleensä tapahtuu noin 90-120°C:n lämpötilassa, on suositeltavaa suorittaa useimmissa tapauksissa. Se on silti vapaaehtoista ja sen suorittamatta jättäminen on jopa edullista erityisesti silloin, kun ensimmäistä vaihetta varten valitut olosuhteet ovat sellaiset, että käytetty vetyperoksidi on kulunut lähes kokonaan.

Jos molemman vaiheen kylpyliuokset erotetaan massasta, ne voidaan edullisesti käyttää vastaavasti kunkin kylvyn muo-; dostamiseen niiden alkuperäiskoostumuksessa.

Keksinnön mukaan käsitelty massa voidaan valkaista tavalli-silla menetelmillä, joiden kannattavuus ja tehokkuus ovat paremmat.

Ensimmäisen vaiheen suorittamiseen määritellyt olosuhteet ovat sellaiset, että niillä saadaan toisen vaiheen jälkeen kemiallisia massoja, joiden kappaluku on yleisimmin alle 15, jos käsiteltävä kemiallinen massa on kemiallista havu-. . puumassaa, ja käsittely voidaan suorittaa erityisen talou dellisesti vetyperoksidin paremman hyötysuhteen ansiosta.

Hyötysuhdetta nimitetään seuraavassa termillä Ef, joka määritetään seuraavasti: Δ kappa/kulutettu H2O2* jossa kulu tettu H2O2 tarkoittaa vetyperoksidin kokonaiskulutusmäärää painoprosentteina kuivamassan painosta ja Δkappa tarkoittaa käsittelemättömän massan kappaluvun ja keksinnön mukaan li 5 83239 käsitellyn massan kappaluvun erotusta.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksinnön mukaista käsittelyä. Ne esitetään keksintöä rajoittamattomina esimerkkeinä .

Kaikissa esimerkeissä käytettyjen eri yhdisteiden määrät ilmaistaan painoprosentteina kuivamassan painosta. Tämä huomautus ei tietystikään koske massan sakeutta.

Kaikissa esimerkeissä olosuhteet ovat sellaiset, että, kuten edellä määriteltiin, pH on ensimmäisessä vaiheessa 8,5-9,5 ja pH on toisessa vaiheessa, kuten muuten vertailu-esimerkissäkin, vähintään 11.

Esimerkki 1

Kemiallista havupuumassaa, jonka kappaluku on 28,5 ja sa-keus 5 %, käsitellään 2 tunnin ajan 90°C:ssa 3,4 %:lla vety-; peroksidia H2O2 ja 41,4 %:lla natriumtripolyfosfaattia TPP.

; ' Η2θ2:η kulutus on siis 1,9 % tässä ensimmäisessä vaiheessa.

*.*. Alkaliuuton jälkeen, joka suoritetaan 1 tunnin kuluessa 90°C:ssa 20 %:lla natriumhydroksidia NaOH, massaan, jonka sakeus on 5 %, annetaan vaikuttaa 90°C:ssa 2 tunnin ajan 2,7 % H202:a samalla kun läsnä on 3,2 % NaOH:a ja 0,5 % mag-nesiumhydroksidia Mg(OH)2· H2C>2:n kulutus on siis tässä vaiheessa 1,5 %.

H2O2:n kokonaiskulutus on 3,4 %, kun käsitellyn massan kappaluku on enää vain 12,5 ja Ef nousee arvoon 4,7.

Esimerkki 2 (vertailuesimerkki)

Samaan massaan kuin esimerkissä 1 annetaan vaikuttaa 90°C:n lämpötilassa 2 tunnin ajan 3,4 % H2O2 samalla kun läsnä on 4 % NaOH: a ja 0,6 % Mg(OH)2".a, sakeuden ollessa 5 %.

6 83239 Η2θ2:η kulutus on tällöin totaalinen, mutta käsitellyn massan kappaluku on edelleen 25, siis vain vähän alempi kuin sen lähtöarvo.

Ef on lähes 5 kertaa alempi kuin esimerkissä 1.

Esimerkki 3

Samalle massalle kuin esimerkissä 1, sakeuden ollessa sama kuin tässä esimerkissä, suoritetaan - ensimmäinen vaihe seuraavissa olosuhteissa:

- lämpötila: 90°C

- viive : 2 tuntia - H202 : 1,7 % - TPP : 17,2 % - alkaliuutto esimerkin 1 olosuhteissa, - toinen vaihe seuraavissa olosuhteissa:

- lämpötila: 90°C

- viive : 3 tuntia

- H202 : 1,7 S

: - NaOH : 2,0 % - Mg(OH)2 : 0,3 %.

Η2θ2:η kulutus on esimmäisessä vaiheessa 1 %, toisessa vai-heessa 1,2 %, käsitellyn massan kappaluku on enää vain 12,5 ja Ef on 7,5 kertaa korkeampi kuin esimerkissä 2.

Esimerkki 4

Kemiallista havupuumassaa, jonka kappaluku on 33 ja sakeus 5 %, käsitellään 90°C:ssa 1 tunnin ajan 0,6 %:lla ^(^sa ja 17,2 %:11a TPP:a.

Η2θ2:η kulutus on tällöin totaalinen.

Massa, jonka sakeus on sama ja jolle ei suoriteta alkali-uuttoa, käsitellään toisessa vaiheessa 2,7 %:lla H202:a samalla kun läsnä on 4 % NaOH: a ja 0,25 % Mg(OH)2:a 90°C:ssa 5 tunnin ajan.

7 83239 H2°2:n kulutus on edelleen totaalinen.

Käsitellyn massan kappaluku on 3 kertaa pienempi kuin ennen käsittelyä ja Ef on noin 7.

Esimerkki 5

Jos menetellään samalla tavoin kuin esimerkissä 3, mutta al-kaliuutto suoritetaan 120°C:ssa eikä 90°C:ssa, käsitellyn massan kappaluku on 10,5 ja Η2θ2:η kokonaiskulutus on 2,0 %. Ef on tällöin lähes 9,0.

Esimerkki 6 Käsiteltävälle massalle, joka on sama kuin esimerkissä 4 ja jonka sakeus on 10 %, suoritetaan: - ensimmäinen vaihe seuraavissa olosuhteissa:

- lämpötila: 90°C

- viive : 2 tuntia - H202 : 0,7 % i - TPP : 3 % . ja ilman alkaliuuttoa välillä, ; - toinen vaihe seuraavissa olosuhteissa sakeuden ollessa * ' edelleen 10 %:

- lämpötila: 90°C

- viive : 4 tuntia - H202 s 3,4 % - Na2C03 : 21 % - Mg(OH)2 : 0,6 %.

H202:n kulutus on ensimmäisessä vaiheessa 0,3 %, toisessa \ . vaiheessa se kuluu kokonaan.

~ Käsittelyn jälkeen massan kappaluku on 15 ja Ef on 5.

Esimerkki 7 * ·

Esimerkki 4 toistetaan, mutta pH säädetään ensimmäisessä vaiheessa etyleenidiamiinitetraetikkahapolla ja sooda pidetään arvossa 9,5 lisäämällä NaOH:a.

8 83239

Saadaan käytännöllisesti katsoen samat tulokset kuin esimerkissä 4.

ii

Claims (9)

1. 9 83239
2. 1. Kemiallisten havupuumassojen käsittely vetyperoksidilla niiden valkaisemiseksi, tunnettu siitä, että vetyperoksidin annetaan vaikuttaa mainittuun massaan 90-100°C:n lämpötilassa, kahdessa vaiheessa, joista ensimmäisessä vaiheessa pH on 8,5-9,5 ja läsnä on ainakin yhtä metalli-ionien sekvestrausainetta, joka on valittu typpeä sisältävistä sekvestrausaineista tai polyfosfori- tai polyfosfoniha-poista johdetuista sekvestrausaineista, määrän ollessa vähintään 3 g/l kylpyä, niin että vetyperoksidia kuluu 0,3-2,5 paino-%:a kuivamassan painosta laskettuna, ja toisessa vaiheessa pH on vähintään 11 ja läsnä on vähintään 3.10“3 gramma-atomia magnesiumia magnesiumhydroksidina Mg(OH)2# niin että vetyperoksidin kokonaiskulutus painoprosentteina näissä kahdessa vaiheessa on 2-5 % kuivamassan painosta laskettuna.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käsittely, tunnet- t μ siitä, että pH-arvo saavutetaan ensimmäisessä vaihees-l sa ainakin yhdellä kemiallisella aineella, joka valitaan natriumhydroksidin, natriumkarbonaatin, natriumtripolyfos-faatin, etyleenidiamiinitetraetikkahapon natriumsuolan ja dietyleenitriamiinipentaetikkahapon natriumsuolan joukosta. *-1· 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käsittely, tun nettu siitä, että pH pidetään vakiona.
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen käsittely, "· tunnettu siitä, että sekvestrausaine valitaan nat- :V riumtripolyfosfaatin, etyleenidiamiinitetraetikkahapon nat- * ‘ riumsuolan ja dietyleenitriamiinipentaetikkahapon natrium- suolan joukosta.
5. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen käsittely, tunnettu siitä, että pH säädetään toisessa vaiheessa jollakin emäksisellä aineella, joka valitaan natriumhydroksidin ja natriumkarbonaatin joukosta. 10 83239
6. 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen käsittely, tunnettu siitä, että vetyperoksidin ensimmäisessä vaiheessa kulutettu painomäärä on 0,5-2 % kuivamassan painosta .
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen käsittely, tunnet- t u siitä, että vetyperoksidin molemmissa vaiheissa yhteensä kulutettu painomäärä on 2-3,5 % kuivamassan painosta.
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen käsittely, tunnettu siitä, että kussakin kahdesta vaiheesta käytetty vetyperoksidin painomäärä on enintään 5,0 % kuivamassan painosta.
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen käsittely, tunnet- t u siitä, että vetyperoksidin määrä on enintään 3,5 % kuivamassan painosta kummassakin vaiheessa. 1 · il 83239