FI87244C - Foerfarande foer blekning av mekaniska massor - Google Patents

Description

! 57244

Menetelmä mekaanisten massojen vai kai semi seksi

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää mekaanisten massojen vai kai semi seksi, ja täsmällisemmin menetelmää mekaanisten massojen vai kai semi seksi käyttäen vetyperoksidia. Käytännössä termillä "mekaaniset massat" tarkoitetaan massoja, joiden sanotaan olevan korkeasaantoisi a, kuivamassan suhteen alkuperäisen kuivan puun painon ollessa yleensä suurempi kuin 90-paino-%, kuten sopivasti nk. mekaaniset massat, termomekaaniset massat, kemimekaaniset massat tai kernitermomekaaniset massat, jotka on tuotettu jauhamalla puuhakeosasia, esimerkiksi jauhinkiven tai levyjauhimen avulla, kemiallista esikäsittelyä käyttämällä tai ilman sitä, esimerkiksi höyryn, nat-riumhydroksidi n tai natriumsu1 fΐiti n avulla.

Mekaanisten massojen valkaisu käsittää puun aineosasten kro-mofooristen ryhmien värin muuttamisen kemiallisella reaktiolla ilman, että nämä aineosat saatetaan liukoiseen muotoon. Kromoforiset ryhmät, jotka aiheuttavat massan ruskean värin sisältyvät enimmäkseen ligniiniin ja joihinkin uutteisiin (tanni i ni i t) .

Nykyään käytetään kahdentyyppisiä menetelmiä tämän värinmuu-toksen aikaansaamiseksi.

Ensimmäinen käsittää massan reaktion pelkistävän aineen kanssa, tyypi11isesti vetysulfiiti n , miedoissa olosuhteissa ja neutraalissa tai heikosti happamassa väliaineessa. Väristä vastuussa olevien kemiallisten ryhmien pelkistyminen aiheuttaa osittaisen valkaisun, joka ei kuitenkaan ole riittävä joihinkin tarkoituksiin.

Toinen menetelmä käsittää väriä aiheuttavien ryhmien hapetta-misen vetyperoksidilla alkalisessa väliaineessa. Saatu valkaistuminen on suurempi kuin edellisessä menetelmässä, mikä 2 87244 selittää sen tosiasian, että paperin laatuvaatimusten saavuttamiseksi käytetään nykyään peroksidimenetelmää yhä enemmän.

Kuitenkin, korkeuden vai kaisutasojen saavuttamiseksi tarvitaan suurten vetyperoksidi määrien käyttämistä, joka voi ylittää suuresti 5-paino-% puhtaasta tuotteesta suhteessa massaan, mikä vähentää menetelmän kannattavuutta. Tämä tekee oikeutetuksi tiiviin tutkimustyön, joka on aloitettu viime vuosina tämän reagenssin käyttöolosuhteiden optimoimiseksi.

Niinpä, ranskalaisessa patenttihakemuksessa nro 2 537 177 kuvataan menetelmää vai kai semi seksi vetyperoksidilla, jossa menetelmässä käyttämätön jäännösperoksidi, joka voi muodostaa aina 20 %:in asti valkaisuun syötetystä peroksidista, otetaan talteen osittain intensiivisellä massan kuiviin puristamisella, jolloin voidaan saavuttaa jopa 50-%:nen saanto ja uudelleen kierrättää ylävirtaan. Tämän menetelmän avulla saadaan valkoisuus lisääntymään useita asteita annetulla oikealla vety peroksidikulutuksella.

Käyttämättömän vetyperoksidin uudel1eenkierrätystä on kuvattu esimerkiksi julkaisussa J. Hook Pulp and Paper International voi. 17 nro 6, s. 45 jne. (1975). Nykyiset prosessit mahdollistavat tällaisen uudel1eenkierrättämisen suorittamisen sopivissa olosuhteissa.

Kuitenkin, vaikka on kehitetty prosesseja, joissa käytetään uudel1eenkierrätystä, hyvin vähän tutkimustyötä on omistettu todellisen vetyperoksidi n kulutuksen ongelmalle valkaisuope-raation aikana. Kuitenkin tämä on se seikka, joka määrää valkaisuprosessin kannattavuuden tällaisessa systeemissä eikä alunperin panostetun peroksidin määrä. On tullut tarpeelliseksi määrittää ne peroksidin käytön olosuhteet, jotka minimoivat sen todellisen kulutuksen valkaisussa.

I.

3 87244

Puuttumatta perok si di n kulutusongelmaan, ranskalainen patentti, joka on julkaistu numerolla 2 467 261, esittää, että vetyperoksidin reaktio happamassa väliaineessa 1ignosel1 uioosa-aineosasten kanssa johtaa ligniinin ja selluloosan yhtäaikaiseen käsittelyyn.

Tässä patentissa kuvatun keksinnön mukaista menetelmää seuraamalla, joka käsittää selluloosapitoisten aineosien altistamisen käsittelylle vetyperoksidi 11 a happamassa väliaineessa mnäärätyn määrän kömpieksoivaa ainetta läsnäollessa, alkaali-sen uuttamisen suorittamisen välittömästi tämän käsittelyn jälkeen, sei 1 uioosakäsittelyä voidaan kontrolloida suhteellisen hyvin.

Näin ei ole asia ligniinin käsittelyn suhteen. Itseasiassa viittaamalla jälleen mainittuun patenttiin kuvattu prosessi johtaa ligniinin perusteelliseen muuttumiseen happokäsittelyn aikana tehden sen erittäin liukoiseksi emäksiseen väliaineeseen.

Tällaisen menetelmän käyttö, jonka hyvin tiedetään aiheuttavan ligniinin poistoa, jonka sanotaan olevan huomattava, mekaanisten massojen valkaisussa, jolle omalta osaltaan on tunnusmerkillistä korkein mahdollinen ainesaanto, ei ole kuviteltavissa.

Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa mekaanisten massojen paremman valkaisun vetyperoksidilla saavuttamisen aine-saannon säilyessä ja tosiasiassa kulutetun vetyperoksidin määrän suuresti laskiessa.

Tälle menetelmälle mekaanisten massojen vai kai semi seksi vetyperoksidia käyttäen on tunnusmerkillistä se, että mekaaninen massa altistetaan reaktiolle vetyperoksidin kanssa happamassa väliaineessa ilman kömpieksoivaa ainetta, minkä jälkeen se 4 87244 valkaistaan käyttäen vetyperoksidi a emäksisessä väliaineessa vähintään yhden vetyperoksidia stabiloivan aineen läsnäollessa .

Käsittely happamassa väliaineessa suoritetaan yleensä pH:ssa vähintään 2.

Väliaineen happamuus voi olla peräisin itse vetyperoksidin happamuudesta tai tavallisemmin, se johtuu epäorgaanisen tai orgaanisen hapon läsnäolosta väliaineessa, joka happo on käytännöllisesti katsoen inertti vetyperoksidia kohtaan, kuten esimerkiksi rikkihappo.

Käytetyn vetyperoksidin kokonaismäärä yleensä on välillä 0,5 % ja 12 % absoluuttisen kuivamassan painosta, tavallisemmin enemmän kuin 3 %.

Käytetyn vetyperoksidi n määrä käsittelyssä happamassa väliaineessa voi olla prosessissa käytetyn vetyperoksidin kokonaismäärä. Edullisesti se yleensä edustaa usein pientä osaa tästä kokonaismäärästä, esimerkiksi 10 % tai vähemmän, jolloin tässä tapauksessa loppuosa lisätään samalla aikaa kuin muut reagnssit emäksisessä väliaineessa valkaisua varten.

Emäksisen väliaineen vaiheessa emäksisyys saadaan aikaan lisäämällä happaman väliaineen vaiheen lopussa yhdisteitä, joita tavallisesti käytetään valkaisussa peroksidin kanssa emäksisessä väliaineessa, kuten natriumhydroksidi a ja natriumsi-likaattia, jolloin kumpaakin käytetään samassa määrässä kuin tavallisesti, esimerkiksi 0,5 - 6 % absoluuttisesti kuivan massan painosta. Emäksisen vaiheen pH on yleensä välillä 8 ja 12. Tavanomaisia kömpieksoivia aineita, kuten tavallisimmin dietyleenitri aminipentaetikkahappoa (DTPA) ja ety1eenidiami-nitetraetikkahappoa (EDTA), voidaan myös lisätä emäksiseen vaiheeseen määrissä, joissa yleisesti käytetään massojen valkaisussa vetyperoksidi 11 a emäksisessä väliaineessa, esimerkiksi 0,05 - 0,5 % absoluuttisesti kuivan massan painosta.

li 5 87244

Muitakin vetyperoksidia stabiloivia aineita kuin natriumsili-kaattia voidaan lisätä emäksiseen vaiheeseen, kuten magne-siumsuoloja, tavallisimmin magnesiumsulfaattia, määrässä, jota yleensä käytetään massanval kai suun vetyperoksidilla emäksisessä väliaineessa, esimerkiksi 0,05 - 0,5 % absoluuttisesti kuivan massan painosta.

Lämpötila, jossa käsittely happamassa väliaineessa suorite- o o taan, on yleensä välillä noin 25 C ja 90 C. Lämpötila, jossa valkaisu emäksisessä väliaineessa suoritetaan, on o o yleensä välillä noin 40 C ja 90 C. Saattaa olla edullista toimissa samassa lämpötilassa molemmissa vaiheissa.

Menetelmän kesto saattaa vaihdella suhteellisen laajoissa rajoissa, yleisimmin 2 tunnista 6 tuntiin, happaman väliaineen vaiheen kestoajan ollessa usein mahdollisesti 5-10 kertaa lyhyempi kuin emäksisen väliaineen vaiheen. Massan sakeus voi olla samanlainen tai vaihdella koko prosessin aikana, ollen edullisesti oleellisesti vakio läpi prosessin kestoajan, ja useimmiten ollessa välillä 10 % ja 25 % happamassa vaiheessa, kuten myös emäksisessä vaiheessa.

On ilmeisesti erityisen edullista uudelleen kierrättää alkaa-lisessa vaiheessa, sopivissa kohdissa happamassa vaiheessa, käyttämätöntä vetyperoksidia käyttäen tunnettuja menetelmiä.

Seuraavat esimerkit, joiden ei ole tarkoitettu rajoittavan keksintöä, ja jotka kuvaavat ainoastaan keksinnön erästä tiettyä suoritusmuotoa, havainnollistavat keksinnön mukaisen menetelmän käyttökelpoisuutta.

Esimerkki 1 (vertaileva)

Jauhinkivellä jauhettua mekaanista kuusi massaa, jonka valkoi-suusaste oli 59 %, valkaistiin teollisuudessa tavallisesti käytetyissä olosuhteissa, nimittäin sakeuden ollessa 15 %, 6 87244 o 55 C 4 tunnin ajan, 0,25 %:n kelatoivaa DTPArta ja 4 %:n natriumsi1ikaattia läsnäollessa vetyperoksidi a stabilisoivana aineena prosentteina absoluuttisesti kuivan massan painosta. Vetyperoksidin natriumhydroksidi n määrät prosentteina absoluuttisesti kuivan massan painosta asetettiin useille tasoille siten, että saatiin eri vai koisuusasteita, kuten taulukossa 1 esitetään. Tämän vai kaisukäsittelyn jälkeen vetyperoksidin kulutus prosentteina absoluuttisesti kuivan massan painosta määritettiin mittaamalla jäännösperoksidi n määrä keit-toliuoksessa käyttäen konventionaalista jodimetristä menetelmää. Vai koisuusasteet mitattiin Elrepho-1 aitteel1 a, jota Karl Zeiss (GDR) markkinoi, puunjalostusteollisuudessa voimassaolevan standardin mukaisesti (Afnor-standardi NF Q-03 039). Saadut tulokset on kerätty taulukkoon 1.

Esimerkki 2

Esimerkissä 1 käytettyä 15 %:n sakeuden omaavaa, jauhinkivel-lä jauhettua mekaanista massaa käsiteltiin vetyperoksidin happoliuoksella, joka sisälsi 0,5 % rikkihappoa prosentteina o absoluuttisesti kuivan massan painosta, 55 C 30 minuuttia, ja sitten kuten esimerkissä 1. Vetyperoksidin määrä oli 0,2 % absoluuttisesti kuivan massan painosta. Tämän happokäsittely-vaiheen jälkeen ja teollisessa mittakaavassa suoritettavan operaation simuloimiseksi oleellisesti väki oliisella pitoisuudella, osa happamasta keittoliuoksesta poistettiin, kun taas emäksisen vai kai su vaiheen tuotteita lisättiin määrissä, jotka ovat yhtä suuria kuin esimerkissä 1 esitetyt. Valkaisun tulokset on esitetty taulukossa 1. Ne osoittavat, että kolmessa tutkitussa tapauksessa peroksidin todellisen kulutuksen määrä on huomattavasti vähentynyt massan happoesikäsittelyn tuloksena.

Esimerkki 3 (vertaileva)

Esimerkissä 1 käytettyä jauhinkivei 1ä jauhettua mekaanista massaa valkaistiin, kunnes saavutettiin 83 %:n vai koisuusaste ii 87244 7 lisäämällä vetyperoksidimäärä, joka vastaa 10 % absoluuttisesti kuivan massan painosta. Muut olosuhteet on annettu taulukossa 2. Kulutetun peroksidin määrä on 6,5 % peroksidin painosta suhteessa absoluuttisesti kuivan massan painoon.

Esimerkki 4

Esimerkki 3 toistettiin happokäsittelyn 0,5-X:lla rikkihapolla ja vaihtelevi11 a määrillä H o :ta edeltäessä valkaisu- 2 2 käsittelyä, näiden määrien ollessa ilmaistu puhtaan tuotteen painon suhteena absoluuttisesti kuivaan massaan. Valkaisun emäskäsittely suoritettiin esimerkin 3 mukaisissa olosuhteissa, jonka jälkeen seurasi esimerkin 2 käsittely. Lisäkokeessa jätettiin happo pois väliaineen happamuuden ollessa yksin peräisin vetyperoksidi n happamuudesta. Tulokset taulukossa 2 osoittavat, että vetyperoksidin kulutus laskee käytettäessä esikäsittelyä peroksidi 11 a . Vaikutus pysyy, kun happoa ei lisätä nostamaan vetyperoksidi n luonnollista happamuutta.

Esimerkki 5

Esimerkki 3 toistettiin, jolloin valkaisukäsittelyä edelsi happokäsittelyvai he 0,5-%:lla H SO :11ä 0,5 %:n H 0 2 4 2 2 läsnäollessa, näiden määrien ollessa ilmaistu puhtaan tuotteen painona suhteessa absoluuttisesti kuivan massan painoon.

Happokäsittelyvaiheen lämpötilaa pidettiin kolmella tasolla, oo o 30 C, 55 C ja 70 C. Emäksinen vai kai su vai he suoritettiin, kuten esimerkissä 3. Saadut tulokset on annettu taulukossa 3 .

Esimerkki 6 Tässä esimerkissä happokäsittelyvaihe suoritettiin 0,5 %:n ^2^4’^ Jä ϊ:η ^2^2’ta lasnao^essa* prosenttei- na absoluuttisesti kuivan massan painosta, esimerkissä 2 kuvatuissa olosuhteissa. Sitten emäksinen vai kai su vai he suoritettiin esimerkin 3 mukaisissa olosuhteissa, mutta ilman ve- 8 87244 typeroksi di n lisäystä. Tämän käsittelyn jälkeen vai koisuusaste o oli 83,1 ja vetyperoksidi n kulutus oli 6,1 % puhtaan tuotteen painosta suhteessa absoluuttiset! kuivan massan painoon.

Nämä esimerkit osoittavat, että tämän keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa oleellisen reagenssien säästön saavuttamisen. Vetyperoksidin kulutus keksinnön mukaisessa menetelmässä voi olla 25-30 ¾ vähemmän kuin vetyperoksidin kulutus tavanomai sessa valkaisuprosessissa.

Ne osoittavat myös, että näin saadut korkeat vai koisuusasteet saavutetaan ilman, että menetetään ainesaantoa.

Taulukko 1

Jauhinkivei 1ä jauhetun mekaanisen massan vetyperoksidiva 1 k a i s u

Esimerkki 1 1 2 2

Happovaihe % H 0 - - 0,2 0,2 2 2 % H SO - - 0,5 0,5 2 2o Lämpötila C 55 55

Kestoaika, min - - 30 30

Emäsvai he % H 0 3 5 3 5 2 2 % NaOH 1,7 2,5 1,8 2,6 Lämpötila°C 55 55 55 55

Kestoaika, tunti 4 4 4 4

Kulutettu HO % 1,7 2,7 1,3 2,1 2 2

Vai koisuusaste % 78,1 81,1 78,6 81,3

Saanto % 96,4 96,0 96,5 96,6

Muut olosuhteet: massan sakeus 15 %, emäsfaasi suoritetaan 4 %.n 380 g- natriumsi1ikaatin läsnäollessa ja 0,25 %:n DTPA:n läsnäollessa aktiivisella ainepitoisuudella 40 %.

li 9 87244

Taulukko 2

Jauhinkivei 1ä jauhetun mekaanisen massan vetyperoksidi -valkaisu korkeaan vai koisuusasteeseen

Esimerkki 3 4 4 4 4 4

Happovaihe % H 0 0,1 0,2 0,5 0 0,5 2 2 % H SO - 0,5 0,5 0,5 0,5 0 2 2o Lämpötila C 55 55 55 55 55

Kestoaika, min - 30 30 30 30 30

Emäsvai he % H 0 10 10 10 10 10 10 2 2 % NaOH 555 55 5 o Lämpö tila C 55 55 55 55 55 55

Kestoaika, tunti 444 44 4

Kulutettu HO % 6,5 6,1 5,8 4,6 6,3 5,2 2 2

Valkoisuusaste % 83,1 83,2 84,3 83,6 82,9 84,0

Saanto % 95,8 96,1 96,3 96,0 96,0 95,7

Muut olosuhteet: massan sakeus 15 %, emäsfaasi suoritetaan o 5 %:n 38 Be natriumsi1ikaatin läsnäollessa ja 0,25 %:n DTPArn läsnäollessa aktiivisella ainepitoisuudella 40 %.

10 87244

Taulukko 3

Happokäsittelyvaiheen lämpötilan vaikutus vetyperoksidi-valkaisuntulokseen

Esimerkki 55 5

Happovai he % H 0 0,5 0,5 0,5 2 2 % H SO 0,5 0,5 0,5 2 2 o Lämpötila C 30 55 70

Kestoaika, min 30 30 30 E mä svai he % H 0 10 10 10 2 2 % NaOH 55 5

Kestoaika, tunti 44 4

Kulutettu HO % 5,2 4,6 4,4 2 2

Vai koisuusaste % 83,2 83,6 83,6

Muut olosuhteet: massan sakeus 15 %, emäsfaasi suoritetaan o 5 %:n 38 Be natriumsilikaatin läsnäollessa ja 0,25 %:n DTPA:n läsnäollessa aktiivisella ainepitoisuudella 40 %.

li

Claims (10)

1. Menetelmä mekaanisen massan vai kai semi seksi käyttäen vetyperoksidia, tunnettu siitä, että mekaaninen massa altistetaan reaktiolle vetyperoksidi n kanssa happamassa väliaineessa ilman kompleksoivaa ainetta, ja valkaistaan sitten käyttäen vetyperoksidia emäksisessä väliaineessa, vähintään yhden vetyperoksidia stabiloivan aineen läsnäollessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koko vetyperoksidi määrä lisätään käsittelyn alussa .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyn alussa lisätyn vetyperoksidi n määrä on vain osa vetyperoksidin kokonaismäärästä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyn alussa lisätyn vetyperoksidin määrä on vähemmän tai yhtä paljon kuin 10 % vetyperoksidin kokonaismäärästä .

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vetyperoksidin kokonaismäärä on 0,5-12 paino-% suhteessa absoluuttisesti kuivan massan painoon .

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vetyperoksidin kokonaismäärä on suurempi kuin 3 paino-% suhteessa absoluuttisesti kuivan massan painoon.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila happovaiheessa on välillä o o noin 25 C ja 90 C. i2 87244

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH happovaiheessa on suurempi tai yhtäsuuri kuin 2.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila emäsvaiheessa on välillä noin 40°C ja 90°C.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH emäsvaiheessa on välillä 8 ja 12.