FI90573C - 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 jatevesien retentiota tai puh-distusta 5 Kasiteltavana oleva keksinto koskee tapaa paran taa paperi-, massa- tai kartonkiteollisuudessa sellukuitususpensioiden tai jatevesien retentiota ja/tai puhdistus-ta kasittelemållå niita yhdistelmållå, joka muodostuu fe-noliformaldehydihartsista ja suurimolekyylisestå polyetee-10 nioksidista seka kationisesta tarkkolysjohdannaisesta tai kationisesta selluloosajohdannaisesta.

Paperi-, massa- ja kartonkiteollisuudessa tunne-taan useita tapoja retention parantamiseksi sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydessa lisååmållå erilai-15 sia polyelektrolyytteja kuten kationista polyamiinia, ka-tionista polyakryyliamidia ja kationista selluloosajoh-dannaista. Sellukuitususpensiot voivat sellukuitujen ohel-la sisåltaa myds vaihtelevia maariå epaorgaanisia tayte-aineita, esim. savea, dolomiittikalkkia ja kipsiå, epa-20 orgaanisia ja orgaanisia sideaineita, ligniinia ja hemi-selluloosia. Lisa&nalia polyelektrolyytteja helpotetaan massasuspension sisaltSmien tuotteiden flokkautumista ja tamS edistaS puolestaan retentiota. Lansi-saksalaisesta patenttijulkaisusta 2 549 089 tunnetaan myos retention 25 parantaminen sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydessa kHyttamalla suurimolekyylisen polyeteenioksidin, fenoliformaldehydihartsin, vaihtoehtoisesti fenolirikki-hartsin, ja polyamidin yhdistelmaa.

Kun vesi on poistettu sellukuitususpensiosta, saa-30 daan suuria maSria jåtevetta, joka hyvallakin retentiolla sisSltåa pienehkoja maaria hienokuitua, ns. nollakuitua, tayteaineita ja sideainetahteita seka ligniinista ja hemi-selluloosasta liuenneita aineosia. Jateveden puhdistuk-sessa pyritaan tunnetusti flokkaamaan epapuhtaudet lisåa-35 malla epaorgaanisia ja/tai orgaanisia polyelektrolyytteja 2 90B73 kuten alumiinisulfaattia, rautakloridia, polyakryyliami-dia, polyakrylaattia, polyeteeni-imiinia ja kationista tarkkelysjohdannaista.

Kanadalaisesta patenttijulkaisusta CA 1 004 782 5 tunnetaan myos fenoliformaldehydin kaytto yhdistelmånå suurimolekyylisen polyeteenioksidin kanssa parantamaan retentiota sellukuitususpensioiden vedenpoiston yhteydes-sa. SekS sellukuitususpensioiden vedenpoiston etta jate-veden puhdistuksen yhteydessa polyeteenioksidiaddukti hel-10 pottaa fenoliformaldehydihartsin kanssa muodostuvien flok-kien agglomeroitumista, jolloin retentio ja puhdistus hel-pottuvat.

Vaikka suurimolekyylisen polyeteenioksidin ja feno-liformaldehydihartsin yhdistelma mahdollistaa hyvan reten-25 tion ja puhdistumisen, on osoittautunut, etta osa hieno-kuiduista ja kolloidisista hiukkasista ja liuenneesta aineksesta ei pidåty kuiturainaan tai ei saada poistetuk-si jåtevedestå ehdotetulla menettelylla. Siten on tarvet-ta saada kayttodn menettelyja, jotka parantavat edelleen 20 retentiota ja puhdistusta. Tallaisia ongelmia esiintyy mm. poistettaessa vesi uusiomassasta tai mekaanisesta mas-sasta saaduista kuitususpensioista tai puhdistettaessa naistå massoista tai kuorimoista syntyviå jåtevesiå. Siten on olemassa tarve saada kåyttoon menettelyja, joilla 25 retentio ja puhdistus paranevat entisestaankin.

Nyt on osoittautunut, etta retentiota ja puhdistusta voidaan parantaa, jos kuitususpensioon tai jateve-teen lisåtcian formaldehydihartsin ja suurimolekyylisen polyeteenioksidin lisåksi kationista tårkkelysjohdannais-30 ta tai kationista selluloosajohdannaista. On osoittautunut, etta kationisen tarkkelysjohdannaisen lasnaolo parantaa nollakuitujen ja flokkautuneen aineksen, joita on tai muodostuu kasittelyn aikana, "siepattavuutta". Kun vesi poistetaan kuitususpensiosta, nollakuidut, sideainehiuk-35 kaset, flokit ym.sitoutuvat enenevassa maarin sellukuitu- 3 90573 rainaan, mikå merkitsee suurempaa saantoa, nopeampaa ve-denpoistoa ja puhtaampaa jåtevetta. Jåteveden puhdistuk-sessa on voitu havaita, etta keksintoå sovellettaessa nol-lakuidut, sideainehiukkaset, tåyteaineet, pigraentit, lig-^ niini ja hemiselluloosa agglomeroituvat huomattavasti suu-remmassa måårin kuin ennen flokeiksi. Flokit ovat hyvin pysyvia ja ne on helppo poistaa sediraentoinnin, vaahdotuk-sen tai sentrifugoinnin jålkeen.

Keksinnon mukaisessa tavassa kåyttokelpoisen suu-j^q rimolekyylisen polyeteenioksidin molekyylipainon on olta- va yli 500 000 ja mieluiten yli 2 000 000. Mitaan kriittis-ta ylarajaa ei ole voitu havaita ja siten on hyvia tulok-sia saavutettu polyeteenioksidilla, jonka molekyylipaino on 12 000 000. Huomattavasti suurempien molekyylipainojen saavuttaminen on osoittautunut vaikeaksi valmistuksessa tapahtuvan ketjunlyhenemisen vuoksi. Keksinndn mukainen polyeteenioksidi rakentuu suurimmaksi osaksi oksieteeni-ryhmista, mutta siina voi olla pienehko maara muita ryh-miS/ esim. oksipropeeniryhmia. Muiden kuin oksieteeniryh-2Q mien mSaraa rajoittaa ehto, etta polyeteenioksidin on oltava vesiliukoinen.

Keksinnon mukainen fenoliformaldehydihartsi on suh-teellisen vesiliukoinen, joskin voidaan kayttaa hartseja, joiden liukoisuus on rajallinen neutraaleissa tai emaksi-25 sissS pH-arvoissa. Hartsi saostuu yleensa happamissa pH-arvoissa.

Keksinnon mukaisesti kåytettavana kationisena tark-kelysjohdannaisena on edullisesti peruna-, maissi- tai vehnåtårkkelys, joka on substituoitu kvartaarisilla amitio-3Q niumryhmillå. Substituutioaste on edullisesti 0,01-0,1.

Kationisesta selluloosajohdannaisesta tulee modifioimalla vesiliukoinen. Kationisen selluloosajohdannaisen on oltava vesiliukoinen ja se voi edella mainittujen kationisten ryhmien lisaksi sisMltaå myos alempi-alkyyliryhmia kuten 35 metyyli- tai etyyliryhmia seka alempi-hydroksialkyyliryhmia 4 90573 kuten hydroksietyyli-, hydroksipropyyli- ja hydroksibutyy-liryhmia. Selluloosajohdannaisen kationisten ryhmien, edullisesti kvartaaristen ammoniumryhmien sopiva substi-tuutioaste on 0,01-0,5 anhydroglukoosiyksikkoa kohti ja 5 molekyylipaino noin 10 000 - noin 1 000 000.

Fenoliformaldehydihartsin, polyeteenioksidin ja ka-tionisen tarkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosa-johdannaisen måaråt eivat ole kriittisiå. LisaysmaSra so-vitetaan edullisesti nollakuitujen, tåyteaineiden, side-X0 aineiden, pigmenttien, ligniinin ja hemiselluloosan maaran ja tyypin mukaan. Fenoliformaldehydihartsimaårå on norraaa-listi yli 1, edullisesti yli 5 ppm, polyeteenioksidin maa-rå on yli 0,1 ppm, edullisesti yli 1 ppm ja kationisen tSrkkelysjohdannaisen mååra yli 1, edullisesti yli 5 ppm 15 jatevedesta laskettuna. Sopivat yiarajat ovat vastaavasti noin 100, 20 ja 200 ppm jatevedesta laskettuna. Reten-tiolle edulliset lisaysmaarat ovat 0,01-0,5 paino-% feno-liformaldehydihartsia, 0,001-0,1 paino-% polyeteenioksi-dia ja 0,01-1,0 paino-% kationista tarkkelysjohdannaista 20 tai kationista selluloosajohdannaista suspension sisåltå-mista aineksista laskettuna. Fenoliformaldehydin ja polyeteenioksidin suhde on edullisesti 1:5 - 50:1 ja kationisen tarkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajohdannaisen ja polyeteenioksidin suhde on txlull isesti 1:5 -25 100:1 riippumatta siita, kaytetaanko komponentteja veden- puhdistukseen vaiko retentioon.

Kolmea keksinnon mukaista komponenttia voidaan li-sata mielivaltaisessa jarjestyksessa. Kationinen tarkkelys johdannainen ja kationinen selluloosajohdannainen voi-30 daan esim. lisata ensin, ja sitten fenoliformaldehydi- hartsi ja polyeteenioksidi mainitussa jarjestyksessa. Voidaan myos toimia siten, etta ensin lisataån fenoliform-aldehydihartsi ja sitten polyeteenioksidin ja kationisen tarkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajohdannai-35 sen muodostama seos.

5 90573

Seuraavat toteutusesimerkit selventavat keksintoå ja niiden tehtåvånå ei ole rajoittaa keksinnon piiria.

Esimerkki 1

Lasiastiaan kaadettiin 800 ml jatevetta, joka muo-5 dostui CTMP-valmistuksessa ja kartonginvalmistuksessa syn-tyneiden jatevesien seoksesta. Jateveden pH oli 6,5 ja kuiva-ainepitoisuus 2,5 g per litra. Jatevettå sekoitet-tiin nopeudella 500 kierr/min ja lisattiin polyelektro-lyytti. Kun oli sekoitettu yksi minuutti, lisattiin feno-10 liformaldehydihartsi ja yhden lisaminuutin kuluttua lisattiin suurimolekyylinen eteenioksidiaddukti samalla se-koittaen nopeudella 500 kierr/min. Kun viimeisesta lisayk-sestd oli kulunut 10 sekuntia, sekoitusnopeus pienennet-tiin arvoon 100 kierr/min ja kun oli viela kulunut 50 se-15 kuntia, sekoitus lopetettiin. Jatevedessa muodostuneet flokit saivat sitten laskeutua ja sitten kirkkaasta faa-sista otettiin nMytteita ja sameus mitattiin nefelometri-sesti. Lisatyt kemikaalit, niiden maarat ja saavutettu selkeytys ilmenevat taulukosta 1.

20 Tuloksista kay ilmi, etta keksinndn 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 tarkkelysjohdannaisen 25 lisaaminen ei parantanut tuloksia.

Esimerkki 2

Jatevesi, joka saatiin valkaisemattoman kerayspape-rin pesusiistausvaiheesta, puhdistettiin 25°C:ssa samalla tavoin kuin esimerkissS 1. Jåteveden kuiva-ainepitoisuus 30 oli 2,5 g/1 ja pH-arvo 7. Lisatyt kemikaalit, niiden måå-rat ja tulokset ilmenevSt taulukosta 1.

Tuloksista kay ilmi, etta keksinnon mukaisen kationisen tdrkkelysjohdannaisen tai kationisen selluloosajoh-dannaisen lisaaminen aikaansaa huomattavasti paremman puh-35 distumisen kuin tavanomainen fenoliformaldehydihartsin ja suurimolekyylisen polyeteenioksidin yhdistelma. Mitaan pa- 6 90573 rantumista ei tapahtunut yhdistelmillå, jotka sisalsi-vat fenoliformaldehydihartsia ja suurimolekyylistå poly-eteenioksidia ja muita polyelektrolyytteja.

Esimerkki 3 5 Jatevesi, joka saatiin valkaistun kerayspaperin pesusiistausvaiheesta, puhdistettiin 25°C:ssa samalla tavoin kuin esimerkisså 1. Jåteveden kuiva-ainepitoisuus oli 4,4 g per litra ja pH-arvo 8. Lisåtyt kemikaalit, nii-den mSårat ja tulokset ilmenevat taulukosta 3. Tuloksista 10 kay ilmi, ettS keksinnSn mukaisissa kokeissa saavutettiin huomattavasta parempi puhdistuminen kuin kaytettåessa pelkkaa fenoliformaldehydihartsia tai suurimolekyylista polyeteenioksidia tai nåiden yhdistelmaa.

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 % sulfaattimassahylkya ja 10 % valkaistua sulfaattimassaa. Retentiokokeet suoritettiin Brittin mu-20 kaan. Ks TAPPI 56(10), 46(1973). Lisatyt kemikaalit, nii-den mSSrSt ja tulokset ilmenevat alla olevasta taulukosta. Tuloksista kay ilmi, etta tulokset keksinnon mukaisesti suoritetussa retentiossa olivat olennaisesti paremmat kuin vertailukokeissa.

7 9 n S 7 3 3 omoooooooooooooooo omcMoooooooooooooo ο sg ro »-Η roroorooooroooorororo ro

y} g 1—I f—I <—II—I r-H <—I i—I

rorofOiroiooiroiroiroirorororo I ^

P -Η C

nj 0) -b -H x S iffl tlm 5 «233^

P

v III

" P -Η OOO O O O O O O O O O

S 8ol H ro m ro i i ro ro i iromi i ro ro ro ro ro H 5 s a is « s s §5 QJ > C ιμ Ό Ό O > S i, M ae 1 5 T3 ffio i i.....i i i S S S S i ι i i 3 -n

c -ti ™ δ X

3 6 (0 O -H o fc cu « &p g ω

Eh Hi

P § c B

<1> 5 -5 5

<D -H-d S

-5 O ro η o oooo p >ir-i o ι ι ι ι ι ι i—i in in in ι ι ι ι i i i i *

t n ^ α g ld •H

^ in p S' ° ° <=> >cu iiiiiiiiiiiiiimrHCNin 33

U

fgå •3 S in C in m g >i®° S'd'TlM o o o o o S ||’d° Ir-iininuoini ι ι ι ι i i I I I I i

> lo :¾ ro ω « a< P 03 Q

<U

O

i*S i-HCNirO^mvOr^OO^O·—ΙίΝΓΟ^ίΛνΟΓ^ΟΟ 8 9DB73 9 oooooooooooo Sgn οττοοιηοοιοσινοοιοΓ'-

m^=r O t-H ro ro ro rH

rH

| I Λ q g io 5) o <D * oh -p ή q

J)O Η X

>ι·Η rrt

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

(¾ O H

i)

SS

IVOVOI | VO VO 10 VO 10 10 10 ·£ <81 •H -H rø

Γ-H rH

•h og ΙΙέ

CM

• Ή O

0 'jc+Jo I I I I I......in ί 31 ar 3 a i -s s 1 sjMc E-t ra Ώ oj #

K O >N

•i—i

I O O

i o i i i i i i i i i cn in i ώ cn o <U O ri m 3 II rn

i sS

i 1 c m o o

'2 2 I I I I I I I CN m I I I

o 'i °

-M O

CO || λ; o a o s s s I s c^c^ o o o o o £jgo llcNinminmiiiii \a 1 "

S

Q)

O

ί*ί <-Η(ΝΓη^τιηιθΓ~·οοσ\ο·-Η<Ν

rH rH rH

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

3 Λ A

ω 3

CD

ε rd w Ή

n S

O .So M d qo Αί |·3° H <D ra «Η 5 +* &

d 8>-j X

<τ5 rH o m EH 0 Q - irororororoiroi 0) S3 -5 i -η Ιΐδ

•H *H TO

•—Η r-H ,E

•HQ-H OOOOOO

8 6¾ ironnronroii

> Ή XI

i ^ 1 . C C -Γ-l o π S ID C fl _

HC>i<Do OOOOOO

tdxlH c * I im^HCNinininm <3 c a) -Η o -p O Si d m Η -H 2 C II fd ro +J q Ξ o > id w 3 uj * « ^ +)¾ a o <L>

O

^ f-Hrsirorrinot^oocrv 10 9 Π 5 7 3 ο Η Γ'-οοοοΓΊοοοοΓΟττιηοοΊ^οο "Ρ ». *- ·— r» ·~ ·* *— ν*

Si^p vooaiiHooororHncoLnr-'CTi jj Γηιχ>νοΓ'«3ΐηιηιηνο'ί·'<3'·^'·5τ

S

Ή j|| S ° 2 τί 8 ^ m ιλ in in in mm mm

CD T3 “Η X CNCMCNCN (N CM (N CM CM

^•r| fjj ►> r* ·κ_ ►* r. *» r-ι m Q>in i o o o o i o i o o o o i) S3 I i -ri

3 'H H OOOOO OOOOO

'r[ ,rj *5 »« ·— ** »s. Ψ— »v. ^ r- Ή O *H I 1—* ι-H I I I—I 1—t i—I rH r-i ^ IS li ^ > ‘m x: 0 ' .

1 1¾¾ 3 g £ < gg 00 ........i i i o i—* S 8^ S 3 o sgg

£ £ Q, O

O S-Ηθ CM O

•H ><H O ^ »w

tø o 80 ......I I I o —· I I

X & g m in ^

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

II

53

§ IL

•H S S° cm m o o o o H G >lO ·* 4*· W ** ·*_ ifl CQJO 1 IOOr-|rHr-I^H| | | | |

p O Ai m H -H S II n 3 -Μ M 0 > <0 :ra LQ -XAMJQO

Φ

O

ri N Γη 1" in ^ I— OOOO»—ΗΓνΙΓΟ

«—H rH r—♦ fH

Claims (7)

11. O 5 7 3 • 1. Tapa parantaa paperi-, massa- ja kartonkiteol- lisuudessa sellukuitususpensioiden tai jatevesien reten-5 tiota ja puhdistusta kasittelemallå niita fenoliformalde-hydihartsilla ja suurimolekyylisella polyeteenioksidilla, tunnettu siita, etta kasittely fenoliformaldehydi-hartsilla ja suurimolekyylisella polyeteenioksidilla tapah-tuu yhdistelmanS kationisen tarkkelysjohdannaisen tai ka- PO tionisen selluloosajohdannaisen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, t u η n e t-t u siitd, ettM fenoliformaldehydihartsin ja polyeteeni-oksidin painosuhde on 1:5 - 50:1 ja tarkkelysjohdannaisen tai selluloosajohdannaisen ja polyeteenioksidin painosuh- 15 de on 1:5 - 100:1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siita, etta tarkkelysjohdannaisen ja selluloosajohdannaisen kationiset ryhmat ovat kvartaari-sia ammoniumryhmia.

4. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukai nen tapa, tunnettu siita, etta polyeteenioksidin moolipaino on yli 500 000.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tapa, tunnettu siita, etta tarkkelysjohdannaisen kationinen 25 substituutioaste on 0,01 - 0,1.

6. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tapa, tunnettu siita, etta 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 tarkkelys johdannaista tai kationista selluloosajohdannaista.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tapa, tunnettu siita, etta jatevesi puhdistetaan, kun mukana on yli 1 ppm fenoliformaldehydihartsia, yli 0,1 12 90 573 ppm polyeteenioksidia ja yli 1 ppm kation ista turkkelys-johdannaista tai kationista selluloosajohdannaista jate-vedesta laskettuna. 13 90 573