PL191704B1

PL191704B1 - Method of bleaching a sulphate pulp obtained from deciduous tree wood

Info

Publication number: PL191704B1
Application number: PL329430A
Authority: PL
Inventors: Barbara Surma-Ślusarska; Janina Leks-Stępień; Dariusz Danielewicz; Marianna Bolek
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2006-06-30
Also published as: PL329430A1

Abstract

Sposób bielenia liściastych mas celulozowych siarczanowych, na drodze działania na te masy nadtlenkiem wodoru oraz ozonem, z wykorzystaniem enzymów, znamienny tym, że masę celulozową, o stężeniu 10 ± 2%, poddaje się wstępnej obróbce enzymatycznej enzymem - ksylanazą stosowanym w ilości 1-5 UX/g b. s. masy w temperaturze 50 ± 2°C w czasie 60 minut przy pH optymalnym dla danego preparatu ksylanazy, a następnie kolejno działaniu nadtlenkiem wodoru, ozonem i ponownie nadtlenkiem wodoru, przy czym działaniu nadtlenkiem wodoru poddaje się masę celulozową o stężeniu 10 - 20% stosując nadtlenek wodoru w ilości 1-2% wagowych w stosunku do tej masy, ewentualnie w obecności szkła wodnego stosowanego w ilości 3% wagowych w stosunku do masy celulozowej i siarczanu magnezu stosowanego w ilości 0,2% wagowych w stosunku do masy celulozowej, w temperaturze 60 - 80°C w czasie nie dłuższym niż 60 minut, zaś działaniu ozonem poddaje się masę celulozową o stężeniu 25 - 35% stosując ozon w ilości 0,3% wagowych w stosunku do tej masy, w temperaturze otoczenia przy pH równym 2 - 3.A method of bleaching sulphate leaf pulp by treating the pulp hydrogen peroxide and ozone, with the use of enzymes, characterized in that the pulp, with a concentration of 10 ± 2%, is subjected to an enzymatic pre-treatment with the enzyme - xylanase used in the amount of 1-5 UX / g b. s. mass at the temperature of 50 ± 2 ° C for 60 minutes at pH optimal for a given preparation xylanase, followed by subsequent treatment with hydrogen peroxide, with ozone and again with hydrogen peroxide, treatment with hydrogen peroxide pulp with a concentration of 10-20% using hydrogen peroxide in an amount of 1-2% by weight in relation to to this weight, optionally in the presence of 3% by weight of water glass based on the pulp and the magnesium sulfate used in an amount of 0.2% by weight in relation to the pulp, at a temperature of 60 - 80 ° C for no more than 60 minutes, and treatment with ozone to treat pulp with a concentration of 25 - 35% with ozone in an amount 0.3% by weight on this weight at ambient temperature and pH 2 - 3.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób bielenia liściastych mas celulozowych siarczanowych.The present invention relates to a method of bleaching sulphate leaf pulp.

Od kilku lat przemysł celulozowo-papierniczy wprowadza nowe technologie bielenia mas celulozowych, w których stosowany do niedawna chlor i jego związki zastępuje się tlenem, ozonem, nadtlenkiem wodoru.For several years, the pulp and paper industry has been introducing new pulp bleaching technologies, in which the chlorine and its compounds used until recently are replaced with oxygen, ozone and hydrogen peroxide.

Aby z kolei zmniejszyć zużycie stosunkowo drogich, chemicznych środków tlenowych takich, jak ozon i nadtlenek wodoru, stosuje się wstępną delignifikację tlenową mas celulozowych, która powoduje jednakże obniżenie właściwości wytrzymałościowych mas celulozowych.In order to reduce the consumption of relatively expensive chemical oxygenates, such as ozone and hydrogen peroxide, preliminary oxygen delignification of the pulps is used, which, however, reduces the strength properties of the pulps.

W celu obniż enia zuż ycia ś rodków tlenowych, procesy bielenia tymi ś rodkami wspomaga się stosując niekiedy w tych procesach enzymy, głównie z grupy hydrolaz. Enzymy te powodują rozkład części hemiceluloz pozostałych w masie celulozowej, zwłaszcza ksylanu.In order to reduce the consumption of oxygen agents, the bleaching processes with these agents are supported sometimes by using enzymes in these processes, mainly from the group of hydrolases. These enzymes break down some of the hemicelluloses remaining in the pulp, especially xylan.

Sposób bielenia liściastych mas celulozowych siarczanowych, według wynalazku, polega na tym, że masę celulozową o stężeniu 10±2% poddaje się wstępnej obróbce enzymatycznej za pomocą enzymu - ksylanazy stosowanej w ilości 1-5 UX/g b. s. masy, w temperaturze 50±2°C w czasie 60 minut przy pH optymalnym dla danego preparatu ksylanazy, po czym masę poddaje się działaniu kolejno nadtlenkiem wodoru, ozonem i ponownie nadtlenkiem wodoru. Działaniu nadtlenkiem wodoru poddaje się masę celulozową o stężeniu 10-20% stosując nadtlenek wodoru w ilości 1-2 % wagowych w stosunku do tej masy, ewentualnie w obecności szkła wodnego stosowanego w ilości 3% wagowych w stosunku do masy celulozowej i siarczanu magnezu stosowanego w ilości 0,2% wagowych w stosunku do masy celulozowej, w temperaturze 60-80°C w czasie nie dłuższym niż 60 minut. Działaniu ozonem poddaje się masę celulozową o stężeniu 25-35% stosując ozon w ilości 0,3% wagowych w stosunku do tej masy, w temperaturze otoczenia przy pH równym 2-3.The method of bleaching sulphate leaf pulp, according to the invention, consists in that the pulp with a concentration of 10 ± 2% is subjected to an enzymatic pre-treatment with the enzyme - xylanase applied in the amount of 1-5 UX / g bs by weight, at a temperature of 50 ± 2 ° C for 60 minutes at the optimum pH for a given xylanase preparation, after which the mass is treated successively with hydrogen peroxide, ozone and again with hydrogen peroxide. Pulp with a concentration of 10-20% is treated with hydrogen peroxide, using hydrogen peroxide in an amount of 1-2% by weight in relation to this weight, optionally in the presence of water glass used in the amount of 3% by weight in relation to the pulp and magnesium sulphate used in an amount of 0.2% by weight with respect to the pulp, at a temperature of 60-80 ° C for not more than 60 minutes. The pulp is treated with ozone with a concentration of 25-35% using ozone in an amount of 0.3% by weight in relation to this mass, at ambient temperature and pH 2-3.

Sposobem według wynalazku uzyskuje się masy celulozowe o białości wyższej o 2-3% ISO na poziomie 80-90% ISO od białości mas otrzymywanych bez obróbki ksylanazą. W sposobie według wynalazku, dzięki zastąpieniu wstępnej delignifikacji tlenowej obróbką wstępną przy użyciu ksylanazy, możliwe jest zmniejszenie zużycia ozonu o 7-50% względnych, w zależności od zastosowanego preparatu ksylanazy oraz ilości stosowanego nadtlenku wodoru, w porównaniu z procesami prowadzonymi bez użycia ksylanazy.The method according to the invention produces pulp with a whiteness higher by 2-3% ISO at the level of 80-90% ISO than the whiteness of the pulp obtained without treatment with xylanase. In the process according to the invention, by replacing the initial oxygen delignification with a pre-treatment using xylanase, it is possible to reduce the ozone consumption by 7-50% relative, depending on the xylanase preparation used and the amount of hydrogen peroxide used, compared to the processes carried out without the use of xylanase.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady nie ograniczając jego zakresu.The following non-limiting examples illustrate the process of the invention.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Masę celulozową siarczanową brzozową o początkowej liczbie kappa 24,1 i białości 44,3% ISO poddano bieleniu wg schematu XPŻP, tj. kolejno obróbce wstępnej ksylanazą (X), bieleniu nadtlenkiem wodoru (P), bieleniu ozonem (Z) i ponownie bieleniu nadtlenkiem wodoru (P). I tak obróbce ksylanazą aktywną poddano masę celulozową o stężeniu 10% stosując ksylanazę w ilości 2 UX/g b. s. masy, w temperaturze 50°C w czasie 60 minut przy pH = 7. Dwustopniowemu działaniu nadtlenkiem wodoru poddawano masę celulozową 0 stężeniu: 10% w pierwszym stopniu działania tym środkiem, 20% w drugim stopniu, stosując nadtlenek wodoru w ilości: w pierwszym stopniu 1% wagowy w stosunku do masy celulozowej, w drugim stopniu - 2% wagowe w stosunku do masy celulozowej, w obecnoś ci szkł a wodnego dodanego w iloś ci 3% wagowe w stosunku do masy celulozowej oraz siarczanu magnezowego dodanego w ilości 0,2% wagowych w stosunku do masy celulozowej, w temperaturze: 60°C w pierwszym stopniu, 80°C w drugim stopniu, w czasie 60 minut. Dział aniu ozonem poddano masę o stężeniu około 30%, stosując ozon w ilości 0,3% wagowych w stosunku do masy celulozowej, przy pH = 2 w temperaturze otoczenia.Birch kraft pulp with an initial kappa number of 24.1 and whiteness of 44.3% ISO was bleached according to the XPŻP scheme, i.e. successively pre-treatment with xylanase (X), bleaching with hydrogen peroxide (P), bleaching with ozone (Z) and bleaching again with peroxide hydrogen (P). Thus, the active xylanase treatment was applied to the cellulose pulp with a concentration of 10% using xylanase in the amount of 2 UX / g bs of mass, at the temperature of 50 ° C for 60 minutes at pH = 7. The pulp was treated with two-stage hydrogen peroxide concentration: 10% in in the first stage of action with this agent, 20% in the second stage, using hydrogen peroxide in the amount of: in the first stage 1% by weight with respect to the pulp, in the second stage - 2% by weight with respect to the pulp, in the presence of a water glass added in an amount of 3 wt.% with respect to the pulp and magnesium sulphate added in an amount of 0.2 wt.% with respect to the pulp, at the temperature: 60 ° C in the first stage, 80 ° C in the second stage, for 60 minutes. The pulp was treated with ozone at a concentration of about 30%, using ozone in an amount of 0.3% by weight of the pulp, at pH = 2 at ambient temperature.

Dla porównania tę samą masę poddano bieleniu bez obróbki wstępnej ksylanazą wg schematów: PZP i OPZP, w którym P i Z mają wyżej podane znaczenie, zaś O - oznacza bielenie tlenem.For comparison, the same mass was bleached without pre-treatment with xylanase according to the schemes: PZP and OPZP, in which P and Z are as defined above, and O - means bleaching with oxygen.

W tabeli 1 podano wł a ś ciwoś ci masy po procesie bielenia wg schematów XPZP, PZP i OPZP.Table 1 shows the sand properties after the bleaching process according to the XPZP, PZP and OPZP schemes.

ΔΒ oznacza wzrost białości, zaś ΔΖ oznacza zmniejszenie zużycia ozonu względem próby odnośnikowej (PZP), w % względnych.ΔΒ is the increase in whiteness, and ΔΖ is the reduction of ozone consumption compared to the reference sample (PZP), in relative%.

PL 191 704 B1PL 191 704 B1

T a b e l a 1T a b e l a 1

Schemat bielenia Bleaching scheme Białość % ISO Whiteness% ISO ΔB % ISO ΔB % ISO Zużycie ozonu % w stosunku do b. s. masy Ozone consumption% in relation to very good weight ΔZ % względnych ΔZ % relative XPZP XPZP 83,1 83.1 +3,0 +3.0 0,35 0.35 -42,6 -42.6 PZP PPL 80,1 80.1 - - 0,61 0.61 - - OPZP OPZP 83,2 83.2 +3,1 +3.1 0,57 0.57 -6,6 -6.6

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Celulozową masę siarczanową brzozową o właściwościach początkowych jak w przykładzie I poddano bieleniu wg schematu XPZP. I tak obróbce ksylanazą poddano masę celulozową o stężeniu 10% stosując ksylanazę aktywną w ilości 5 UX/g b. s. masy, przy pH 6,8, w temperaturze 50°C w czasie 60 minut. Dwustopniowemu działaniu nadtlenkiem wodoru poddawano masę celulozową o stężeniu: 10% w pierwszym stopniu, 20% w drugim stopniu, stosując nadtlenek wodoru w ilości: w pierwszym stopniu 1% wagowy w stosunku do masy celulozowej, w drugim stopniu 2% wagowe w stosunku do masy celulozowej, w obecności szkła wodnego dodanego w ilości 3% wagowe w stosunku do masy celulozowej oraz siarczanu magnezowego dodanego w ilości 0,2% wagowych w stosunku do masy celulozowej, w temperaturze: 60°C w pierwszym stopniu, 80°C w drugim stopniu, w czasie 60 minut. Działaniu ozonem poddano masę o stężeniu około 35%, stosując ozon w ilości 0,3% wagowych w stosunku do masy celulozowej, przy pH = 2,5 w temperaturze otoczenia.Birch kraft pulp with the initial properties as in Example 1 was bleached according to the XPZP scheme. Thus, the xylanase treatment was applied to the pulp with a concentration of 10% using the active xylanase in the amount of 5 UX / g v. Mass, at pH 6.8, at the temperature of 50 ° C for 60 minutes. Pulp was treated in two stages with hydrogen peroxide at a concentration of: 10% in the first stage, 20% in the second stage, using hydrogen peroxide in the amount of: in the first stage, 1% by weight with respect to the pulp, in the second stage, 2% by weight with respect to the pulp cellulose, in the presence of water glass added in an amount of 3% by weight in relation to the cellulose pulp and magnesium sulphate added in an amount of 0.2% by weight in relation to the pulp, at the temperature: 60 ° C in the first stage, 80 ° C in the second stage during 60 minutes. The stock was treated with ozone at a concentration of about 35%, using ozone in an amount of 0.3% by weight of the pulp, at pH = 2.5 at ambient temperature.

Dla porównania tę samą masę poddano bieleniu wg schematu PZP bez obróbki wstępnej ksylanazą aktywną. W tabeli 2 podano właściwości masy po procesach bielenia wg schematów XPZP i PZP.For comparison, the same mass was bleached according to the PZP scheme without pre-treatment with the active xylanase. Table 2 shows the properties of the sand after the bleaching processes according to the XPZP and PZP schemes.

T a b e l a 2T a b e l a 2

Schemat bielenia Bleaching scheme Białość % ISO Whiteness% ISO ΔB % ISO ΔB % ISO Zużycie ozonu % w stosunku do b. s. masy Ozone consumption% in relation to very s. Weight ΔZ % względnych ΔZ % relative XPZP XPZP 84,1 84.1 +4,0 +4.0 0,34 0.34 -44,3 -44.3 PZP PPL 80,1 80.1 - - 0,61 0.61 - -

P r z y k ł a d IIIP r z x l a d III

Celulozową masę siarczanową brzozową o właściwościach początkowych jak w przykładzie I poddano bieleniu wg schematu XPZP. I tak obróbce ksylanazą poddano masę celulozową o stężeniu 10% stosując ksylanazę aktywną w ilości 1 UX/g b. s. masy, przy pH 4,8, w temperaturze 50°C w czasie 60 minut. Dwustopniowemu działaniu nadtlenkiem wodoru poddano masę celulozową, o stężeniu: 10% w pierwszym stopniu, 20% w drugim stopniu, stosując nadtlenek wodoru w ilości: w pierwszym stopniu - 1% wagowy w stosunku do masy celulozowej, w drugim stopniu - 2% wagowe w stosunku do masy celulozowej, w obecności szkła wodnego dodanego w ilości 3% wagowe w stosunku do masy celulozowej oraz siarczanu magnezowego dodanego w ilości 0,2% wagowych w stosunku do masy celulozowej, w temperaturze: 60°C w pierwszym stopniu, 80°C w drugim stopniu, w czasie 60 minut. Działaniu ozonem poddano masę o stężeniu około 25%, stosując ozon w ilości 0,3% wagowych w stosunku do masy celulozowej, przy pH = 3 w temperaturze otoczenia.Birch kraft pulp with the initial properties as in Example 1 was bleached according to the XPZP scheme. Thus, the treatment with xylanase was applied to the pulp with a concentration of 10% using the active xylanase in the amount of 1 UX / g v. Mass, at pH 4.8, at the temperature of 50 ° C for 60 minutes. Pulp was treated in two stages with hydrogen peroxide, with a concentration of: 10% in the first stage, 20% in the second stage, using hydrogen peroxide in the amount of: in the first stage - 1% by weight in relation to the pulp, in the second stage - 2% by weight in relation to the pulp, in the second stage - 2% by weight in relation to the pulp. based on the pulp, in the presence of water glass added in the amount of 3% by weight in relation to the pulp and magnesium sulphate added in the amount of 0.2% by weight in relation to the pulp, at the temperature: 60 ° C in the first stage, 80 ° C in the second stage, within 60 minutes. The pulp was treated with ozone at a concentration of about 25%, using ozone in an amount of 0.3% by weight of the pulp, at pH = 3 at ambient temperature.

Dla porównania tę samą masę poddano bieleniu wg schematu PZP bez obróbki wstępnej ksylanazą aktywną. W tabeli 3 podano właściwości masy po procesach bielenia wg schematów XPZP i PZP.For comparison, the same mass was bleached according to the PZP scheme without pre-treatment with the active xylanase. Table 3 shows the properties of the sand after the bleaching processes according to the XPZP and PZP schemes.

T a b e l a 3T a b e l a 3

Schemat bielenia Bleaching scheme Białość % ISO Whiteness% ISO ΔB % ISO ΔB % ISO Zużycie ozonu % w stosunku do b. s. masy Ozone consumption% in relation to very good weight ΔZ % względnych ΔZ % relative XPZP XPZP 81,5 81.5 +1,4 +1.4 0,59 0.59 -3,3 -3.3 PZP PPL 80,1 80.1 - - 0,61 0.61 - -

PL 191 704 B1PL 191 704 B1

Claims

A method of bleaching leaf pulp sulphate by treating these masses with hydrogen peroxide and ozone, with the use of enzymes, characterized in that the pulp, with a concentration of 10 ± 2%, is subjected to an enzymatic pre-treatment with the enzyme - xylanase used in the amount of 1-5 UX / g bs of mass at 50

± 2 ° C for 60 minutes at the optimal pH for a given xylanase preparation, and then successively treatment with hydrogen peroxide, ozone and again with hydrogen peroxide, whereby the cellulose pulp with a concentration of 10 - 20% is treated with hydrogen peroxide using hydrogen peroxide in the amount c1 1-2% by weight based on the pulp, optionally in the presence of water glass used in an amount of 3% by weight based on the pulp and magnesium sulphate used in an amount of 0.2% by weight based on the pulp, at a temperature of 60-80 ° C for not more than 60 minutes, and the treatment with ozone is cellulose pulp with a concentration of 25 - 35% using ozone in an amount of 0.3% by weight in relation to this weight, at ambient temperature and pH 2 - 3.