Назад
186
Дана сравнительная характеристика отбелки образцов сульфатной целлюлозы и представлены результаты исследований, полученных методом использования разных по своему химическому составу реагентов на ступени кислородной делигнификации.
INFLUENCE OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE BLEACHING REAGENT OF OXYGEN DELIGNIFICATION ON THE QUALITATIVE PULP INDICATORS
Y.A. Ambrosovich, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
A comparative characteristic of the bleaching of sulfate cellulose samples is given and the results of studies obtained by using reagents of different chemical composition at the stage of oxygen delignification are presented.
Основная цель отбелки – это придание вырабатываемой целлюлозе белого цвета, т.е. снижение ее числа Каппа. Белизна поверхности определяется коэффициентом отражения света. Чем он выше, тем белее поверхность для человеческого глаза. По российскому стандарту белизну целлюлозы определяют с помощью прибора лейкометра при синем свете. В качестве эталона 100 % белизны используется баритовая пластинка (BaSO4). Окрашивающим веществом в небеленых целлюлозах являются хромофорные группы остаточного лигнина [1].
Отбелку можно осуществлять путем превращения и стабилизации хромофорных групп лигнина без его удаления из полуфабриката. Начальная стадия отбелки начинается при варке целлюлозы и продолжается в отбельном цехе с использованием белящих реагентов.
Современная отбелка является многоступенчатым процессом – на отдельных ступенях используют различные отбеливающие реагенты, а между ступенями целлюлозную массу промывают промывными водами после промывки. В недавнем прошлом отбелка всегда начиналась с обработки молекулярным хлором – хлорирования. В результате образовывались хлорпроизводные лигнина, растворимые при последующей щелочной обработке – щелочении. Эти две первые ступени отбелки значительно снижали содержание остаточного лигнина, однако белизна целлюлозы при этом почти не изменялась. Целью этих обработок является только делигнификация, так как в результате их проведения наблюдается лишь небольшое повышение белизны. Подобно хлорированию и щелочению обработки кислородом и озоном используются преимущественно для делигнификации в начале схемы отбелки.
В настоящее время большинство предприятий стремиться за повышение экологии и поэтому для делигнификации целлюлозы перед отбелкой используют главным образом кислород, озон и пероксид водорода. Отказ от хлорирования говорит о токсичности образующихся продуктов (хлорированные диоксины и фураны) [1].
В связи с этим одной из актуальных задач, стоящих перед целлюлозно-бумажной промышленностью, является интенсификация процессов отбелки, направленная на улучшение прочностных характеристик и повышение белизны волокон целлюлозы с наименьшими химическими потерями. Одним из важнейших этапов переработки древесного сырья является процесс облагораживания, который включает диспергирование, удаление смоляных веществ и отбелку [2].
Для отбелки с сохранением лигнина используются пероксид водорода, дитионит натрия, формамидин, сульфиновой кислоты, а для удаления лигнина – гипохлорит натрия, диоксид хлора, кислород, озон. Волокнистые полуфабрикаты после варки содержат нецеллюлозные примеси, поглощающие свет (лигнин, смолы, красители и др.) и вследствие этого имеют низкую белизну.
Для достижения более высокой белизны небеленые волокнистые материалы подвергаются отбелке по многоступенчатым схемам, которые включают в себя ступени отбелки различными отбеливающими реагентами и промежуточные щелочные обработки.
Целью данного исследования было изучить степень белизны целлюлозы в лабораторных условиях после воздействия на нее отбельного раствора, состоящий их двух основных компонентов гипохлорита и пероксидного соединения. Для оценки качества определения степени белизны использовали определение жесткости целлюлозы по перманганатному числу. Жесткость целлюлозы по перманганатному числу – это показатель качества, зависящий от содержания остаточного лигнина и определяемый по расходу раствора перманганата калия концентрацией (1/5 КМnО4) 0,1 моль/дм3 на окисление лигнина в 1 г абсолютно сухой целлюлозы в условиях, установленных стандартом и предусматривающих 50%-ное поглощение перманганата калия (за рубежом этот показатель называют числом Каппа). Расход раствора перманганата калия определяют иодометрическим методом.
Для исследования брали образец сульфатной хвойной небеленой целлюлозы и обрабатывали его отбельным раствором по методике [3]. Отбельный раствор имел состав: дистиллированная вода, гипохлорит натрия (NaOCl менее 5 %), пероксисоединения (менее 5 %), стабилизаторы (менее 10 %). Режим исследования представлен в таблице. В ходе эксперимента переменными факторами являлись температура и продолжительность реакции. Выходной параметр является светлота окраски. Каждый опыт повторяли не менее 5 раз, исключая грубые ошибки.
Таблица 1. План исследования
По полученным данным приблизительно можно считать, что на каждый процент удаленного лигнина в раствор переходит 0,75...1 % сопровождающих органических веществ при отбелке сульфатной целлюлозы. Кроме содержания лигнина, на величину химических потерь при отбелке также влияет конечная белизна беленой целлюлозы: чем она выше, тем больше потери. При отбелке перекисью водорода целлюлоза деструктируется в меньшей степени, чем при использовании гипохлорита. Но в сочетании этих растворов одновременно на целлюлозу получается степень белизны менее чем при воздействии гипохлорита, но сохраняем структуру волокна и содержание хлора в отжимных водах. Это в свою очередь говорит о том, что при использовании исследуемого белящего реагента, необходимо провести еще ряд ступеней отбелки до получения максимальной степени белизны.
2. Муллина Э.Р., Чупрова Л.В., Ершова О.В., Лыгина Е.Г., Корниенко Н.Д., Пинчукова К.В. Влияние химической природы отбеливающих реагентов на свойства целлюлозного волокна // Успехи современного естествознания. 2015. № 11-1. С. 74-77.
3. Оболенская А.В., Ельницкая Е.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. Учебное пособие для вузов. М.: Экология, 1991. 319 с.
INFLUENCE OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF THE BLEACHING REAGENT OF OXYGEN DELIGNIFICATION ON THE QUALITATIVE PULP INDICATORS
Y.A. Ambrosovich, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
A comparative characteristic of the bleaching of sulfate cellulose samples is given and the results of studies obtained by using reagents of different chemical composition at the stage of oxygen delignification are presented.
Основная цель отбелки – это придание вырабатываемой целлюлозе белого цвета, т.е. снижение ее числа Каппа. Белизна поверхности определяется коэффициентом отражения света. Чем он выше, тем белее поверхность для человеческого глаза. По российскому стандарту белизну целлюлозы определяют с помощью прибора лейкометра при синем свете. В качестве эталона 100 % белизны используется баритовая пластинка (BaSO4). Окрашивающим веществом в небеленых целлюлозах являются хромофорные группы остаточного лигнина [1].
Отбелку можно осуществлять путем превращения и стабилизации хромофорных групп лигнина без его удаления из полуфабриката. Начальная стадия отбелки начинается при варке целлюлозы и продолжается в отбельном цехе с использованием белящих реагентов.
Современная отбелка является многоступенчатым процессом – на отдельных ступенях используют различные отбеливающие реагенты, а между ступенями целлюлозную массу промывают промывными водами после промывки. В недавнем прошлом отбелка всегда начиналась с обработки молекулярным хлором – хлорирования. В результате образовывались хлорпроизводные лигнина, растворимые при последующей щелочной обработке – щелочении. Эти две первые ступени отбелки значительно снижали содержание остаточного лигнина, однако белизна целлюлозы при этом почти не изменялась. Целью этих обработок является только делигнификация, так как в результате их проведения наблюдается лишь небольшое повышение белизны. Подобно хлорированию и щелочению обработки кислородом и озоном используются преимущественно для делигнификации в начале схемы отбелки.
В настоящее время большинство предприятий стремиться за повышение экологии и поэтому для делигнификации целлюлозы перед отбелкой используют главным образом кислород, озон и пероксид водорода. Отказ от хлорирования говорит о токсичности образующихся продуктов (хлорированные диоксины и фураны) [1].
В связи с этим одной из актуальных задач, стоящих перед целлюлозно-бумажной промышленностью, является интенсификация процессов отбелки, направленная на улучшение прочностных характеристик и повышение белизны волокон целлюлозы с наименьшими химическими потерями. Одним из важнейших этапов переработки древесного сырья является процесс облагораживания, который включает диспергирование, удаление смоляных веществ и отбелку [2].
Для отбелки с сохранением лигнина используются пероксид водорода, дитионит натрия, формамидин, сульфиновой кислоты, а для удаления лигнина – гипохлорит натрия, диоксид хлора, кислород, озон. Волокнистые полуфабрикаты после варки содержат нецеллюлозные примеси, поглощающие свет (лигнин, смолы, красители и др.) и вследствие этого имеют низкую белизну.
Для достижения более высокой белизны небеленые волокнистые материалы подвергаются отбелке по многоступенчатым схемам, которые включают в себя ступени отбелки различными отбеливающими реагентами и промежуточные щелочные обработки.
Целью данного исследования было изучить степень белизны целлюлозы в лабораторных условиях после воздействия на нее отбельного раствора, состоящий их двух основных компонентов гипохлорита и пероксидного соединения. Для оценки качества определения степени белизны использовали определение жесткости целлюлозы по перманганатному числу. Жесткость целлюлозы по перманганатному числу – это показатель качества, зависящий от содержания остаточного лигнина и определяемый по расходу раствора перманганата калия концентрацией (1/5 КМnО4) 0,1 моль/дм3 на окисление лигнина в 1 г абсолютно сухой целлюлозы в условиях, установленных стандартом и предусматривающих 50%-ное поглощение перманганата калия (за рубежом этот показатель называют числом Каппа). Расход раствора перманганата калия определяют иодометрическим методом.
Для исследования брали образец сульфатной хвойной небеленой целлюлозы и обрабатывали его отбельным раствором по методике [3]. Отбельный раствор имел состав: дистиллированная вода, гипохлорит натрия (NaOCl менее 5 %), пероксисоединения (менее 5 %), стабилизаторы (менее 10 %). Режим исследования представлен в таблице. В ходе эксперимента переменными факторами являлись температура и продолжительность реакции. Выходной параметр является светлота окраски. Каждый опыт повторяли не менее 5 раз, исключая грубые ошибки.
Таблица 1. План исследования
По полученным данным приблизительно можно считать, что на каждый процент удаленного лигнина в раствор переходит 0,75...1 % сопровождающих органических веществ при отбелке сульфатной целлюлозы. Кроме содержания лигнина, на величину химических потерь при отбелке также влияет конечная белизна беленой целлюлозы: чем она выше, тем больше потери. При отбелке перекисью водорода целлюлоза деструктируется в меньшей степени, чем при использовании гипохлорита. Но в сочетании этих растворов одновременно на целлюлозу получается степень белизны менее чем при воздействии гипохлорита, но сохраняем структуру волокна и содержание хлора в отжимных водах. Это в свою очередь говорит о том, что при использовании исследуемого белящего реагента, необходимо провести еще ряд ступеней отбелки до получения максимальной степени белизны.
Список литературы
1. Иванов Ю.С., Кузнецов А.Г., Новожилов В.В. Технология целлюлозы. Промывка и отбелка целлюлозы. Регенерация химикатов. Технологические расчёты: учебное пособие/ ВШТЭ СПбГУПТД. СПб.: 2019. Ч.II. 86 с.2. Муллина Э.Р., Чупрова Л.В., Ершова О.В., Лыгина Е.Г., Корниенко Н.Д., Пинчукова К.В. Влияние химической природы отбеливающих реагентов на свойства целлюлозного волокна // Успехи современного естествознания. 2015. № 11-1. С. 74-77.
3. Оболенская А.В., Ельницкая Е.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы. Учебное пособие для вузов. М.: Экология, 1991. 319 с.
