FI90573B - Tapa parantaa paperi-, massa- tai kartonkiteollisuudessa sellukuitususpensioiden tai jätevesien retentiota tai puhdistusta - Google Patents

Description

1 90573

Tapa parantaa paperi-, massa- tai kartonkiteollisuudessa sellukuitususpensioiden tai jätevesien retentiota tai puhdistusta 5 Käsiteltävänä oleva keksintö koskee tapaa paran taa paperi-, massa- tai kartonkiteollisuudessa sellukuitususpensioiden tai jätevesien retentiota ja/tai puhdistusta käsittelemällä niitä yhdistelmällä, joka muodostuu fe-noliformaldehydihartsista ja suurimolekyylisestä polyetee-10 nioksidista sekä kationisesta tärkkelysjohdannaisesta tai kationisesta seiluloosajohdannaises ta.

Paperi-, massa- ja kartonkiteollisuudessa tunnetaan useita tapoja retention parantamiseksi sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydessä lisäämällä erilai-15 siä polyelektrolyyttejä kuten kationista polyamiinia, kationista polyakryyliamidia ja kationista selluloosajohdannaista. Sellukuitususpensiot voivat sellukuitujen ohella sisältää myös vaihtelevia määriä epäorgaanisia täyteaineita, esim. savea, dolomiittikalkkia ja kipsiä, epä-20 orgaanisia ja orgaanisia sideaineita, ligniiniä ja hemi-selluloosia. Lisäämällä polyelektrolyyttejä helpotetaan massasuspension sisältämien tuotteiden flokkautumista ja tämä edistää puolestaan retentiota. Länsi-saksalaisesta patenttijulkaisusta 2 549 089 tunnetaan myös retention 25 parantaminen sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydessä käyttämällä suurimolekyylisen polyeteenioksidin, fenoliformaldehydihartsin, vaihtoehtoisesti fenolirikki-hartsin, ja polyamidin yhdistelmää.

Kun vesi on poistettu sellukuitususpensiosta, saa-30 daan suuria määriä jätevettä, joka hyvälläkin retentiolla sisältää pienehköjä määriä hienokuitua, ns. nollakuitua, täyteaineita ja sideainetähteitä sekä ligniinistä ja hemi-selluloosasta liuenneita aineosia. Jäteveden puhdistuksessa pyritään tunnetusti flokkaamaan epäpuhtaudet lisää-35 mällä epäorgaanisia ja/tai orgaanisia polyelektrolyyttejä 2 90S73 kuten alumiinisulfaattia, rautakloridia, polyakryyliami-dia, polyakrylaattia, polyeteeni-imiiniä ja kationista tärkkelysjohdannaista.

Kanadalaisesta patenttijulkaisusta CA 1 004 782 5 tunnetaan myös fenoliformaldehydin käyttö yhdistelmänä suurimolekyylisen polyeteenioksidin kanssa parantamaan retentiota sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydessä. Sekä sellukuitususpensioiden vedenpoiston että jäteveden puhdistuksen yhteydessä polyeteenioksidiaddukti hel-10 pottaa fenoliformaldehydihartsin kanssa muodostuvien flok-kien agglomeroitumista, jolloin retentio ja puhdistus helpottuvat .

Vaikka suurimolekyylisen polyeteenioksidin ja feno-liformaldehydihartsin yhdistelmä mahdollistaa hyvän reten-15 tion ja puhdistumisen, on osoittautunut, että osa hieno-kuiduista ja kolloidisista hiukkasista ja liuenneesta aineksesta ei pidäty kuiturainaan tai ei saada poistetuksi jätevedestä ehdotetulla menettelyllä. Siten on tarvetta saada käyttöön menettelyjä, jotka parantavat edelleen 20 retentiota ja puhdistusta. Tällaisia ongelmia esiintyy mm. poistettaessa vesi uusiomassasta tai mekaanisesta massasta saaduista kuitususpensioista tai puhdistettaessa näistä massoista tai kuorimoista syntyviä jätevesiä. Siten on olemassa tarve saada käyttöön menettelyjä, joilla 25 retentio ja puhdistus paranevat entisestäänkin.

Nyt on osoittautunut, että retentiota ja puhdistusta voidaan parantaa, jos kuitususpensioon tai jäteveteen lisätään formaldehydihartsin ja suurimolekyylisen polyeteenioksidin lisäksi kationista tärkkelysjohdannais-30 ta tai kationista selluloosajohdannaista. On osoittautunut, että kationisen tärkkelysjohdannaisen läsnäolo parantaa nollakuitujen ja flokkautuneen aineksen, joita on tai muodostuu käsittelyn aikana, "siepattavuutta". Kun vesi poistetaan kuitususpensiosta, nollakuidut, sideainehiuk-35 kaset, flokit ym. sitoutuvat enenevässä määrin sellukuitu- 3 90573 rainaan, mikä merkitsee suurempaa saantoa, nopeampaa vedenpoistoa ja puhtaampaa jätevettä. Jäteveden puhdistuksessa on voitu havaita, että keksintöä sovellettaessa nol-lakuidut, sideainehiukkaset, täyteaineet, pigmentit, lig-5 niini ja hemiselluloosa agglomeroituvat huomattavasti suuremmassa määrin kuin ennen flokeiksi. Flokit ovat hyvin pysyviä ja ne on helppo poistaa sedimentoinnin, vaahdotuk-sen tai sentrifugoinnin jälkeen.

Keksinnön mukaisessa tavassa käyttökelpoisen suu-j^q rimolekyylisen polyeteenioksidin molekyylipainon on oltava yli 500 000 ja mieluiten yli 2 000 000. Mitään kriittistä ylärajaa ei ole voitu havaita ja siten on hyviä tuloksia saavutettu polyeteenioksidilla, jonka molekyylipaino on 12 000 000. Huomattavasti suurempien molekyylipainojen ^5 saavuttaminen on osoittautunut vaikeaksi valmistuksessa tapahtuvan ketjunlyhenemisen vuoksi. Keksinnön mukainen polyeteenioksidi rakentuu suurimmaksi osaksi oksieteeni-ryhmistä, mutta siinä voi olla pienehkö määrä muita ryhmiä/ esim. oksipropeeniryhmiä. Muiden kuin oksieteeniryh-2Q mien määrää rajoittaa ehto, että polyeteenioksidin on oltava vesiliukoinen.

Keksinnön mukainen fenoliformaldehydihartsi on suhteellisen vesiliukoinen, joskin voidaan käyttää hartseja, joiden liukoisuus on rajallinen neutraaleissa tai emäksi-25 sissä pH-arvoissa. Hartsi saostuu yleensä happamissa pH-arvoissa.

Keksinnön mukaisesti käytettävänä kationisena tärkkelys johdannaisena on edullisesti peruna-, maissi- tai vehnätärkkelys, joka on substituoitu kvartaarisilla ammo-3Q niumryhmillä. Substituutioaste on edullisesti 0,01-0,1.

Kationisesta selluloosajohdannaisesta tulee modifioimalla vesiliukoinen. Kationisen selluloosajohdannaisen on oltava vesiliukoinen ja se voi edellä mainittujen kationisten ryhmien lisäksi sisältää myös alempi-alkyyliryhmiä kuten 35 metyyli- tai etyyliryhmiä sekä alempi-hydroksialkyyliryhmiä 4 90573 kuten hydroksietyyli-, hydroksipropyyli- ja hydroksibutyy-liryhmiä. Selluloosajohdannaisen kationisten ryhmien, edullisesti kvartaaristen ammoniumryhmien sopiva substi-tuutioaste on 0,01-0,5 anhydroglukoosiyksikköä kohti ja 5 molekyylipaino noin 10 000 - noin 1 000 000.

Fenoliformaldehydihartsin, polyeteenioksidin ja ka-tionisen tärkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosa-johdannaisen määrät eivät ole kriittisiä. Lisäysmäärä sovitetaan edullisesti nollakuitujen, täyteaineiden, side-X0 aineiden, pigmenttien, ligniinin ja hemiselluloosan määrän ja tyypin mukaan. Fenoliformaldehydihartsimäärä on normaalisti yli 1, edullisesti yli 5 ppm, polyeteenioksidin määrä on yli 0,1 ppm, edullisesti yli 1 ppm ja kationisen tärkkelysjohdannaisen määrä yli 1, edullisesti yli 5 ppm 15 jätevedestä laskettuna. Sopivat ylärajat ovat vastaavasti noin 100, 20 ja 200 ppm jätevedestä laskettuna. Reten-tiolle edulliset lisäysmäärät ovat 0,01-0,5 paino-% feno-liformaldehydihartsia, 0,001-0,1 paino-% polyeteenioksi-dia ja 0,01-1,0 paino-% kationista tärkkelysjohdannaista 20 tai kationista selluloosajohdannaista suspension sisältämistä aineksista laskettuna. Fenoliformaldehydin ja polyeteenioksidin suhde on edullisesti 1:5 - 50:1 ja kationisen tärkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajohdannaisen ja polyeteenioksidin suhde on ».«dull isosti 1:5 -25 100:1 riippumatta siitä, käytetäänkö komponentteja veden- puhdistukseen vaiko retentioon.

Kolmea keksinnön mukaista komponenttia voidaan lisätä mielivaltaisessa järjestyksessä. Kationinen tärkkelys johdannainen ja kationinen selluloosajohdannainen voi-30 daan esim. lisätä ensin, ja sitten fenolitormaldehydi- hartsi ja polyeteenioksidi mainitussa järjestyksessä. Voidaan myös toimia siten, että ensin lisätään fenoliform-aldehydihartsi ja sitten polyeteenioksidin ja kationisen tärkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajohdannai-35 sen muodostama seos.

5 905^3

Seuraavat toteutusesimerkit selventävät keksintöä ja niiden tehtävänä ei ole rajoittaa keksinnön piiriä.

Esimerkki 1

Lasiastiaan kaadettiin 800 ml jätevettä, joka muo-5 dostui CTMP-valmistuksessa ja kartonginvalmistuksessa syntyneiden jätevesien seoksesta. Jäteveden pH oli 6,5 ja kuiva-ainepitoisuus 2,5 g per litra. Jätevettä sekoitettiin nopeudella 500 kierr/min ja lisättiin polyelektro-lyytti. Kun oli sekoitettu yksi minuutti, lisättiin feno-10 liformaldehydihartsi ja yhden lisäminuutin kuluttua lisättiin suurimolekyylinen eteenioksidiaddukti samalla sekoittaen nopeudella 500 kierr/min. Kun viimeisestä lisäyksestä oli kulunut 10 sekuntia, sekoitusnopeus pienennettiin arvoon 100 kierr/min ja kun oli vielä kulunut 50 se-15 kuntia, sekoitus lopetettiin. Jätevedessä muodostuneet flokit saivat sitten laskeutua ja sitten kirkkaasta faasista otettiin näytteitä ja sameus mitattiin nefelometri-sesti. Lisätyt kemikaalit, niiden määrät ja saavutettu selkeytys ilmenevät taulukosta 1.

20 Tuloksista käy ilmi, että keksinnön mukaisissa ko keissa 2 ja 3 saavutettiin huomattavasti parempi selkeytys kuin kokeessa 1, joka on kanadalaisen patentin CA 1 004 782 mukainen. Kokeeseen 1 verrattuna muiden po-lyelektrolyyttien kuin kationisen tärkkelysjohdannaisen 25 lisääminen ei parantanut tuloksia.

Esimerkki 2 Jätevesi, joka saatiin valkaisemattoman keräyspaperin pesusiistausvaiheesta, puhdistettiin 25°C:ssa samalla tavoin kuin esimerkissä 1. Jäteveden kuiva-ainepitoisuus 30 oli 2,5 g/1 ja pH-arvo 7. Lisätyt kemikaalit, niiden määrät ja tulokset ilmenevät taulukosta 1.

Tuloksista käy ilmi, että keksinnön mukaisen kationisen tärkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajoh-dannaisen lisääminen aikaansaa huomattavasti paremman puh-35 distumisen kuin tavanomainen fenoliformaldehydihartsin ja suurimolekyylisen polyeteenioksidin yhdistelmä. Mitään pa- 6 90573 rantumista ei tapahtunut yhdistelmillä, jotka sisälsivät fenoliformaldehydihartsia ja suurimolekyylistä poly-eteenioksidia ja muita polyelektrolyyttejä.

Esimerkki 3 5 Jätevesi, joka saatiin valkaistun keräyspaperin pesusiistausvaiheesta, puhdistettiin 25°C:ssa samalla tavoin kuin esimerkissä 1. Jäteveden kuiva-ainepitoisuus oli 4,4 g per litra ja pH-arvo 8. Lisätyt kemikaalit, niiden määrät ja tulokset ilmenevät taulukosta 3. Tuloksista 10 käy ilmi, että keksinnön mukaisissa kokeissa saavutettiin huomattavasta parempi puhdistuminen kuin käytettäessä pelkkää fenoliformaldehydihartsia tai suurimolekyylistä polyeteenioksidia tai näiden yhdistelmää.

Esimerkki 4 15 Massasuspensiolla, jonka sellukuitukonsentraatio oli 0,55 paino-% ja pH-arvo 7, suoritettiin retentiokokei-ta 35°C:ssa. Sellukuidun koostumus oli 60 % pesusiistat-tua massaa, 30 % sulfaattimassahylkyä ja 10 % valkaistua sulfaattimassaa. Retentiokokeet suoritettiin Brittin mu-20 kaan. Ks TAPPI 56(10), 46(1973). Lisätyt kemikaalit, niiden määrät ja tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta. Tuloksista käy ilmi, että tulokset keksinnön mukaisesti suoritetussa retentiossa olivat olennaisesti paremmat kuin vertailukokeissa.

7 9Π 573 3 omoooooooooooooooo οιηηιοοοοοοοοοοοοοο ο Ö 2 ro <-η rorooroooocoooororororo

ζ/} g 1—I rH <—li—I γΗ <—I ι—I

^ rotoroiroiroico|fOiroicorororo P -H C nj 0) -g -H x S ilm 5

P

<D , . . v III

" P -H OOO OO OO O O O O O

fO Soi H m m CO | I co CO , I ro ro I | ro ro ro ro ro H 3 s a is us « S S 85 QJ > C ιμ Ό Ό O > S £, ^ HS I I? 5 ffio I ......I I i S S S S i i i i 3 -ro

'J c -ti ^ ™ Q X

3 6 to O -H o <0 cu « αρ S to

Eh ft p § ·£ g <1> 5 -5 5 <1) -H -H rfl

.5 O I H § OOOO

,. -rl >irH o I 1 1 1 1 1 1—1 in in in 1 1 1 1 1 1 1 1 * tn ^ a g m

•H

^ tn •h S' 0 0 <=> >cu iiiiiiiiiiiiiiinrHCNin

M

IS

M

•3 S tn c m M c >, S o S'd'TlM 00000 S ||’g° i p in in m in i t 1 1 1 1 1 I I I I 1

> 1o :¾ ro en « Λί -P -S Q

QJ

O

i*S i-HCNirO^invOr^OO^O·—ICNCO^tAVOr^OO

8 9DB73 9 oooooooooooo

Sgn οττοοιηοοιοσινοοιοΓ'-

m^=r Οι-ΗΓΟΓΟΓΟ rH

rH

| I Λ

q E io 5) o <D * oh -p ή q }ΙΌ -H K

>ι·Η rrt

0,¾ -H ^ I CN CN I CN CN CN CN CN CN CN

ft O H "i i) S3 IVOVOI | VO VO 10 VO 10 10 10 ii <8 1 •H -H fu <~H r~H 3 *H o 3 ΙΙέ

CM

• Ή O

° ^ ciio I I I I I I I I I I I m ϊ s 8 jr 3 riSs I sjMc E-t S *2 JJj <*> & O > cn

•I—I

I O O

I o I I I I I I I I I cn m I

ώ cn o <U O ri m S II cn I Bo

ll I

q m o o

'2 g I I I I I I I CN in I I I

0 'i °

-M O

CO || λ; o s s •S | £ ^ β ° ooooo 2 o iicNinminmiiiii \A 1 " a Q)

O

ί*ί <-Η(ΝΓη^τιηιθΓ~·οοσ\ο·-ΗΐΝ

H H H

9 90573 ootninooooo ooor^inmocNo p o ro rNi «—I r-H o oo m

3 Λ A

w 3 CL) e (0 w 'd Ή n a O .So C CCD A! $ -d 3 m <D ra «Η 5 +* & d 8>-j x <t5 rH o in B 0 Q - irororororoiroi 0) S3 -5 i -h Ιΐδ

•H *H TO

•—Η r-H ,E

•HQ-H OOOOOO

8 6¾ ironnronroii

> Ή XI

i ^ 1 . C C -Γ-l o •Η Φ U) C CO _ H £ >i ® o oooooo aj-r-trHC' I im^HCNinininm (3 C a) -H o -p O Si d m H -H 2 g li m 15¾ M g o ί> <0 :<0 ia m ·* « ^ +)¾ a o <L)

O

^ f-HCsICOrrinor^QOCrv 10 9 Π 5 7 3 o H r'-oooocNooaoroTrinoa'icoo "P ». *- ·— r» ·~ »k *— v* vooaiiHooororHncoLnr-'CTi jj rnvovoi^vomininvo'3,^i,^i,'r

S

Ή j|| S ° .8 -h § ^ m ιλ in in in mm mm

CD T3 -H X CNCMCNCN (N CM (N CM CM

^•r| fÖ ►> r* «K_ ►* r. *» **-· r-ι co Q>in i o o o o i o i o o oo J) S3

| | -H

3 'H H OOOOO OOOOO

'r[ ,rj *5 »« ·— ** »s. Ψ— »v. ^ r- Ή O *H I 1—* ’““I *"H »"H »-H | | I—I 1—t i—I cH r-i ^ I ä li ^ > ‘h x: 0 ' .

1 1¾¾ 3 g £ < gg 00

3 ä X ........I I I O !—I

s ä § 3 co §gg

β £ Q, O

O m *H O CM O

•H ><H O ^ »w

Iöq8o ......I I I O —t I I

x; cl S m in ^

O I I I I I I I I O I I I I

II

8

s |L

•H S S° cm m o o o o H G >lO ·* 4*· W ** ·*_ iö CQJO 1 IOOr-|rHr-I^H| | | | | .. -p O Ä m y ·ή 2 il m 3 -M M ° > <0 :ra LQ -ΧΛΙ-ΜΡΟ Φ

O

rHCNm^'invor'OoacOf-icNro

»H rH r—♦ fH

Claims (7)

11. O 5 7 3 • 1. Tapa parantaa paperi-, massa- ja kartonkiteol- lisuudessa sellukuitususpensioiden tai jätevesien reten-5 tiota ja puhdistusta käsittelemällä niitä fenoliformalde-hydihartsilla ja suurimolekyylisellä polyeteenioksidillä, tunnettu siitä, että käsittely fenoliformaldehydi-hartsilla ja suurimolekyylisellä polyeteenioksidi11a tapahtuu yhdistelmänä kationisen tärkkelys johdannaisen tai ka- lo tionisen selluloosajohdannaisen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että fenoliformaldehydihartsin ja polyeteeni-oksidin painosuhde on 1:5 - 50:1 ja tärkkelysjohdannaisen tai selluloosajohdannaisen ja polyeteenioksidin painosuh- 15 de on 1:5 - 100:1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitä, että tärkkelysjohdannaisen ja selluloosajohdannaisen kationiset ryhmät ovat kvartaari-sia ammoniumryhmiä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen tapa, tunnettu siitä, että polyeteenioksidin moolipaino on yli 500 000.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tapa, tunnettu siitä, että tärkkelys johdannaisen kationinen 25 substituutioaste on 0,01 - 0,1.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tapa, tunnettu siitä, että sellukuitu-suspensiosta poistetaan vesi, kun mukana on 0,01 - 0,5 paino-% fenoliformaldehydihartsia, 0,001 - 0,1 paino-% 30 polyeteenioksidia ja 0,01 - 1,0 paino-% kationista tärkkelys johdannaista tai kationista selluloosajohdannaista.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tapa, tunnettu siitä, että jätevesi puhdistetaan, kun mukana on yli 1 ppm fenoliformaldehydihartsia, yli 0,1 12 90 573 ppm polyeteenioksidia ja yli 1 ppm kationista tärkkelys-johdannaista tai kationista selluloosajohdannaista jätevedestä laskettuna. 13 90 573