RO111289B1 - Procedeu enzimatic, de albire a celulozei - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un procedeu de albire a celulozei sulfat, din lemn de rășinoase, având ca scop reducerea substanțială a poluării efluenților, rezultați de la instalația de albire, prin substituirea clorului molecular și a hipocloritului de sodiu, utilizați în procedeele convenționale, cu alți agenți, mai puțin poluanți, cum sunt enzimele și peroxidul de hidrogen. Procedeul conform invenției, care conține o treaptă de tratare cu un agent enzimatic, două trepte de tratare cu soluție de dioxid de clor, în mediu acid, între care este intercalată o treaptă de extracție oxidativă, aditivată cu un complexon EDTA sau Trilon B (acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia), o treaptă de chelatizare cu acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia și o treaptă finală, de tratare cu peroxid de hidrogen.

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu enzimatic de albire a celulozei sulfat din lemn de rășinoase, prin utilizarea enzimelor în locul clorului elementar, în scopul obținerii celulozei tip E C F (fără clor elementar), solicitată în industria hârtiei.

Sunt cunoscute procedee clasice de albire a celulozei, având de obicei 5^-6 faze, în care oxidarea ligninei se face cu ajutorul unor substanțe numite agenți de albire. Majoritatea lor sunt pe bază de clor: clor gazos, apă de clor, dioxid de clor, amestec clor/dioxid de clor.

Albirile clasice cuprind de obicei combinații ale următoarelor faze:

C - clorurare în mediu acid.

E - extracție cu alcalii - dizolvarea compușilor clor ligninici.

C/D - reacție cu amestecul Cl₂ / CI0₂ în diferite proporții.

D - reacția cu CIO₂ în mediu acid.

H - reacția cu hipoclorit în mediu alcalin.

P - reacția cu peroxid de hidrogen în mediu bazic.

Dezavantajul tratamentelor cu compuși clorurați, în special cu clor molecular, constă în faptul că efluenții rezultați de la aceste instalații au un conținut ridicat în derivați organici clorurați, cu efecte cancerigene asupra organismelor vii.

în scopul reducerii efectului poluant al albirii, sunt cunoscute procedee în care clorul elementar este înlocuit parțial sau total cu alți agenți de oxidare.

în ultimii ani s-a extins folosirea oxigenului la presiune ridicată, ca agent de delignificare și albire.

Noile linii de albire sunt de tipul:

D0₂ - C/D - EO - D ..

sau:

D0₂ - C/D - EDP - D ..

DO₂-D-EOP-D ..

unde

D0₂ - delignificare cu oxigen molecular.

EO - extracție oxidativă. Extracție cu alcalii în prezența O₂ la presiune ridicată.

EOP - extracții cu alcali în prezen2 ța peroxidului de hidrogen și a oxigenului la presiune ridicată.

în același scop de reducere a poluării, prin eliminarea totală sau parțială a clorului elementar, se cunosc procedee de albire a celulozei recent puse în aplicare, care conțin trepte de tratare cu enzime ( FR26GG597] Se prevede aici efectuarea albirii după schemele:

X - EOP - D, - EOP - D₂

X - EO - D, - EOP - D₂

X - EOP - D₁ -EO - D₂

X - EOP - H - D₁ - EOP - D₂

X - EO - H - D₁ - EOP - D₂

X - EOP - H - D₁ - EO - D₂

X - tratare cu enzime.

Procedeul este destinat celulozelor kraft din foiogse, cu indice kappa redus (14,1) în treapta de execuție se utilizelază oxigenul la presiune ridicată.

Se mai cunosc procedee de albire a celulozelor din lemn de foioase conținând trepte de tratare cu enzime, dar care au o treaptă distinctă de deiignificare cu oxigen la presiune ridicată ( EP 0395 792 A și nr.0386888 A).

Aceste procedee prevăd următoarele scheme:

X - O - D/C - E - D - E - D

O - X - D/C - E - D - E - D

X-O-D/C-E-D

O-X-D-P

O - X -D/C-E - D

Toate aceste procedee au dezavantajul utilizării oxigenului la presiune ridicată în faza de delignificare, fapt care presupune asigurarea sursei de oxigen și a utilajelor specifice suplimentare, care ridică mult costul albirii.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenție constă în combinarea treptelor de tratare pe linia de .albire fără clor (EOF), aplicată pe celuloza din lemn de rășinoase, astfel încât să se obțină un produs final (celuloză) cu caracteristici calitative foarte bune.

Procedeul care face obiectul invenției elimină dezavantajele procedeelor cunoscute de albire a celulozelor, prin aceea că pasta de celuloză este supusă, într-o primă treaptă, unui tratament cu

RO 111289 Bl o enzimă de tip xilanazic, urmat de două trepte de tratare cu dioxid de clor, între care este intercalată o treaptă de extragere oxidativă a pastei obținute, cu o consistență de 10% la o temperatură a mediului de reacție de 70 C, pH de 10,54-11 și un timp de reacție de 60 min. cu NaOH și H₂0₂ în soluție, aditivată cu acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia, consumurile de substanțe chimice fiind de NaOH O 184-22 kg/t cel a.u, H₂0₂ = 44-6 kg/t cel a.u, EDTA = 0,014-1 kg/t cel a.u și o treaptă de chelatizare cu acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia, iar în final, în treapta de albire, pasta rezultată este supusă unui tratament cunoscut cu peroxid de hidrogen.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- reducerea considerabilă a poluării efluenților rezultați în instalațiile de albire, indicatorii de poluare scăzând cu 304-60%;

- micșorarea consumurilor de agenți de albire;

- implementarea ușoară a procesului pe scară industrială, pe instalațiile de albire convenționale existente;

- obținerea celulozelor cu indicatori de calitate la nivelul standardelor în vigoare și grad de alb de 854-87% ISO.

Se dau, în continuare, cinci exemple de realizare a invenției:

Exemplul 1. S-a aplicat o albire fără clor elementar în faza de laborator pe o celuloză sulfat din rășinoase cu indice Kappa 33,5 după schema: X-D.,EP - D₂ - C - P. într-un balon cu fund rotund de 21 s-au introdus 300 g material stors la presă, corespunzător cu 100 g material a.u.

S-a adus materialul la o consistență de 10% folosind 700 mi apă industrială și s-a efectuat o corecție a pH-ului până la valoarea 6, cu H₂S0₄ diluat, după care s-au adăugat 0,09 g enzime Ecopulp X - 200. Omogenizarea s-a efectuat prin scuturare, apoi balonul s-a introdus într-o baie termostat unde sa menținut o temperatură de 55 °C timp de 60 min., timp în care s-au efectuat omogenizări din 15 în 15 min. După terminarea reacției materialul s-a extras din balon, s-a determinat pH-ul fiind = 6,5, apoi s-a trecut la spălarea cu apă industrială până la pH = 7. S-au utilizat aproximativ 5 I apă.

Indicele de dezincrustare Kappa a fost 30. Materialul stors la presă [aprox. 300 g) s-a reintrodus în balon, fiind supus în continuare primei trepte de tratare cu CIO₂ D_q. Aceasta s-a efectuat în condițiile cunoscute (temperatura = 70 C, C = 10%, pH inițial = 6, corectat cu soluție de NaOH, timp =150 min. sau introdus 300 ml sol. 5 g/l CIO₂).

După expirarea turnusului, materialul a fost stors și supus spălării cu apă industrială până la pH = 7. S-au folosit 5 I apă. Indicele Kappa obținut după această treaptă a fost 15. Treapta de extracție EP s-a desfășurat de asemenea în condițiile cunoscute, folosind 20 ml sol. NaOH 100 g/l și 1,66 ml sol. H₂0₂ 30%, dar în plus a fost aditivată cu EDTA (acid etilendiamintetraacetic), în cantitate de 0,05 g. Temperatura = 70°C, C = 10%. timp =150 min., pH = 11,5. în final, spălarea s-a efectuat cu apă industrială, ca și în treptele precedente, indicele Kappa după această treaptă fiind 2,8, corespunzător unui grad de alb = 40% ISO.

Treapta D₂ a decurs în condiții asemănătoare treptei D_q inclusiv spălarea, utilizând 140 ml sol. CI0₂ 5 g/l. Gradul de alb obținut a fost 73% ISO.

Treapta de chelatizare s-a efectuat cu 0,5 g EDTA, aditivat cu 0,01 g MgSO₄. Temperatura = 60°C, timp = 60 min., C = 10%, pH = 5. Spălarea după această treaptă s-a efectuat cu 5 I apă demineralizată, obținându-se un grad de alb de 76% ISO.

Treapta finală de albire cu peroxid a decurs de asemenea în condițiile cunoscute: pH = 11, temp. = 77°C, C = 10%, timp =150 min. S-au utilizat 4 ml sol. N₂0₂ 30%, 7 ml sol. NaOH 100 g/l și 0,2 g MgS0₄. ' S-a introdus apă demineralizată până la consistenta de 10%.

RO 111289 Bl

Spălarea finală s-a efectuat tot cu apă demineralizată, iar gradul de alb obținut a fost 86% ISO. Indicatorii fizicomecanici ai celulozei astfel obținute au fost: 5

- lungimea de rupere...... 8952 m

- indice de plesnire ...........51

- indice de sfâșiere........... 83

- grad de alb ........... 86% ISO

Din filtratele rezultate de la toate 10 treptele de albire s-a obținut un amestec care a fost analizat din punct de vedere al poluării mediului. S-au obținut următoarele valori pentru principalii indicatori ai gradului de poluare: 15

- consumul de oxiqen chimic (CCOl = 57 kg/t

- consumul de oxigen biologic (CB0₅) = 11 kg/t

- cantitatea de compuși organo- 20 clorurați (AOX) = 1,5 kg/t.

Exemplul 2. Schema de albire din exemplul 1 se aplică aceluiași tip de celuloză, cu indicele de dezincrustare Kappa = 35,8. 25

Parametrii de lucru din fiecare treaptă se mențin ca în exemplul 1, singura modificare s-a efectuat la treapta enzimatică X, unde s-a introdus 1 g enzimă/1 kg celuloză a.u. 30

Gradul de alb obținut după această treaptă a fost 29,5% ISO, iar gradul de alb final a fost de 84% ISO.

Exemplul 3. Schema din exemplul 1 se aplică pe același tip de celuloză, cu 35 indicele de dezincrustare Kappa mai mic K = 24. Singurele modificări au fost în treapta enzimatică, unde s-a introdus o cantitate de 0,75 g enzimă/1 kg celuloză a.u. și în treapta de extracție EP, 40 unde s-au utilizat 18 kg/t NaOH, 5 kg/t H₂O₂ și 0,3 kg/t EDTA.

Gradul de alb final obtinut a fost de 87% ISO.

Exemplul 4. Schema din exemplul 45 1 se aplică pe același tip de celuloză, cu indicele Kappa = 25,2. Dozajele și parametrii au fost cele din exemplul 3. . Gradul de alb final obtinut a fost de 86,5% ISO. ' 50

Exemplul 5. Celuloza din exemplul 1 a fost supusă aceleași scheme de albire în condiții identice în treptele D,, EP, D₂, 0, P, deosebirea fiind în treapta enzimatică X, unde parametrii de lucru au fost: enzima utilizată Pulpzyma HC în adaos de 1 g/kg celuloză a.u., consistență 10%, temperatură 60°C, timp de 60 min., pH = 7,5=7,8, nemaifiind necesară corecția acestuia. După această treaptă, indicele Kappa a scăzut la 29,5, iar gradul de alb final a fost 86,2% ISO.

Aditivarea treptei de extragere oxidativă s-a realizat cu EDTA (acid etilendiamintetraacetic] sau Trilon B (sarea disodică a'acidului etilendiamintetraacetic], complexonii comportându-se asemănător, experimentările s-au făcut în aceleași condiții.

In exemplele- 2=5 indicatorii fizicomecanici ai celulozelor obținute, precum și indicatorii de poluare au fost comparabili cu cei obținuți în exemplul 1.

Claims (1)

1. Procedeu enzimatic de albire a celulozei sulfat din lemn de rășinoase, caracterizat prin aceea că, pasta de celuloză este supusă, într-o primă treaptă, unui tratament cu o enzimă de tip xilanazic, urmat de două trepte de tratare cu dioxid de clor, între care este intercalată o treaptă de extragere oxidativă a pastei obținute, cu o consistență de 10% la o temperatură a mediului de reacție de 7O°C, pH de 10,54-11 și un timp de reacție de 60 min. cu NaOH și H₂0₂ în soluție aditivată cu acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia, consumurile de substanțe chimice fiind de NaOH = 184-22 kg/t cel a.u., H₂0₂ = 4^-6 kg/t cel a.u., EDTA = 0,014-1 kg/t cel a.u. și o treaptă de chelatizare cu acid etilendiaminotetraacetic sau sarea disodică a acestuia, iar în final în treapta de albire pasta rezultată este supusă unui tratament cunoscut cu peroxid de hidrogen.