СПОСОБ ОТБЕЛКИ ДРЕВЕСНОЙ МАССЫ Российский патент 1997 года по МПК D21C9/16 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к отбелке волокнистых полуфабрикатов, и может найти применение при получении бумаги и картона повышенной сортности.

Известен способ перекисной отбелки древесной массы, согласно которому волокнистую массу выдерживают определенное время в щелочном растворе перекиси водорода. В начале отбелки рН 10,5-11,5, а заканчивают отбелку при рН 8,5-9,0. Древесная масса из-за остаточной щелочности может приобрести желтый оттенок, поэтому по окончании отбелки ее подкисляют до слабокислой среды с рН около 5 (1).

В качестве нейтрализующих веществ применяют слабые восстановители, например, водный раствор диоксида серы или сеpнистую кислоту. Использование указанных сеpнистых соединений приводит к значительному загрязнению окружающей среды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отбелки древесной массы путем обработки ее отбеливающим раствором, содержащим пероксид водорода, силикат натрия, комплексообразователь и содовый щелочной агент, введения в реакционную массу кислотного агента и последующей выдержки массы (2).

Сущность данного способа состоит в том, что отбелку древесной массы проводят щелочным раствором пероксида водорода, используя в качестве содового щелочного реагента гидроксид натрия с расходом 1,5-2,0% Температура обработки 65-85^oC, продолжительность 0,5-2,0 ч, в конце обработки рН массы составляет 8,1-8,3, а концентрация остаточного пероксида водорода 0,61-1,3% По истечении указанного времени в процессе разбавления в массу вводят диоксид углерода, что обеспечивает снижение рН массы до 5,6-5,7. Диоксид углерода вводят в массу в жидком (угольная кислота) или газообразном состоянии. Преимущество данного способа состоит в том, что из производства исключается диоксид серы источник образования вредных сернистых соединений.

К недостаткам способа относится то, что использование в качестве содового щелочного агента гидроксида натрия обусловливает окончание отбелки при большом наличии остаточного пероксида водорода может привести к реверсии белизны из-за высокой щелочности гидроксида натрия. Тем не менее отбеленная с использованием гидроксида натрия масса обладает повышенной способностью к старению и пониженной к светостойкости. Кроме того, высокая активность гидроксида натрия обусловливает растворение компонентов древесины и приводит к потере выхода целевого продукта.

Использование диоксида углерода в газообразном состоянии для кислотовки массы сопряжено с техническими трудностями, так как при сравнительно небольшой растворимости его в воде наблюдается повышенный расход диоксида углерода для снижения рН массы с 8,1-8,3 до 5,6-5,7.

Технической задачей предлагаемого решения является облегчение регулирования степени белизны древесной массы, улучшение ее стабильности по белизне, и повышение выхода целевого продукта.

Достигается технический результат тем, что в способе отбелки древесной массы путем обработки ее отбеливающим раствором, содержащим пероксид водорода, силикат натрия, комплексообразователь и содовый щелочной агент, введения в массу кислотного агента и последующей выдержки массы согласно из-ию, в качестве содового щелочного агента используют раствор карбоната натрия, а в качестве кислотного агента используют раствор сернокислого алюминия, при этом последний вводят в массу в количестве, обеспечивающем образование в ней угольной кислоты.

Установлено, что использование в качестве щелочного реагента карбоната натрия благоприятно отражается на ходе реакции перекисного беления древесной массы. Карбонат натрия как щелочной агент обладает меньшей активностью по сравнению с гидроксидом натрия. Поэтому реверсии белизны при избытке карбоната натрия не происходит и отбелку можно заканчивать при меньшем количестве остаточного пероксида водорода. Карбонат натрия как соль слабой и неустойчивой кислоты легко разлагается при снижении рН реакционной среды с выделением свободного диоксида углерода. Поэтому небольшое снижение рН древесной массы в конце отбелки за счет добавления сернокислого алюминия вызывает разложение избыточного карбоната натрия с выделением диоксида углерода, который в свою очередь является нейтрализующим агентом для создания требуемой щелочности среды.

Предложенный способ отбелки древесной массы осуществляют следующим образом: в древесную массу, полученную любым из известных способов, концентрацией 14-18% вводят отбеливающий раствор, содержащий пероксид водорода с расходом 2-4% от массы абсолютно сухого волокна, силикат натрия с расходом 2-3% комплексообразователь с расходом 0,2-0,3% и карбонат натрия с расходом 2,7-4,3% После интенсивного перемешивания концентрация массы составляет 10-12% а рН 9,5-11,5. Реакционную смесь выдерживают в течение 1-2 ч при температуре 60-80^oC. По истечении указанного времени массу с рН 7,5-8,5 разбавляют водным раствором сернокислого алюминия с расходом его 4-6 кг/т массы абсолютно сухого волокна до концентрации 4-6% и рН 0,0-6,5. Массу выдерживают в течение 10-20 мин при перемешивании и за счет разложения избытка карбоната натрия с образованием угольной кислоты рН массы достигает величины 4,5-5,0. Отбеленную массу анализируют по показателям качества.

Пример 1. Способ отбелки древесной массы осуществляют следующим образом: в древесную массу, полученную термомеханическим способом, с исходной белизной 56,4% концентрацией 15% вводят отбеливающий раствор, содержащий пероксид водорода с расходом 2% от массы абсолютно сухого волокна, силикат натрия с расходом 1,5% трилон Б с расходом 0,2% и карбонат натрия с расходом 4,3% (все от массы абсолютно сухого волокна). После интенсивного перемешивания концентрация массы составляет 10% а рН 11,5. Волокнистую суспензию выдерживают 1,5 ч при температуре 70^oC. По истечении указанного времени массу с рН 8,5 разбавляют водным раствором сернокислого алюминия до концентрации 5% и рН 6,5 и выдерживают в течение 15 мин при перемешивании. За счет разложения избытка карбоната натрия с образованием угольной кислоты рН массы устанавливают равным 5. Отбеленную массу анализируют. Показатели качества приведены в таблице.

Пример 2. Способ отбелки древесной массы осуществляют аналогично примеру 1. Отличия состоят в том, что расход карбоната натрия составляет 3,5% и рН реакционной смеси после введения отбеливающего раствора составляет 10,8. По истечении времени отбелки рН массы 7,9. Расход сернокислого алюминия 5 кг/т от массы абсолютно сухого волокна.

Показатели качества приведены в таблице.

Пример 3. Способ отбелки древесной массы осуществляют аналогично примеру 1. Отличия состоят в том, что расход карбоната натрия составляет 2,7% и рН реакционной смеси после введения отбеливающего агента составляет 9,5% По истечении времени отбелки рН массы 7,5. Расход сернокислого алюминия 4 кг/т от массы а.с.в.

Показатели качества приведены в таблице.

Пример 4 (прототип). Способ отбелки древесной массы осуществляют следующим образом: в древесную массу, полученную термомеханическим способом с исходной белизной 56,4, концентрацией 15% вводят отбеливающий раствор содержащий пероксид водорода с расходом 2% гидроксид натрия с расходом 2% силикат натрия с расходом 2% трилон В с расходом 0,2% сульфат магния с расходом 0,5% После интенсивного перемешивания концентрация массы составляет 10% а рН 11,5. Волокнистую массу выдерживают при температуре 85^oC в течение 30 мин, после чего рН массы составляет 8,1. Через массу пропускают газообразный диоксид углерода до рН 5,6. Затем массу анализируют. Показатели качества приведены в таблице.

Анализ приведенных в таблице данных показывает, что предлагаемый способ отбелки древесной массы позволяет существенно повысить светостойкость беленой массы при повышенном выходе целевого продукта.

Использование: в целлюлозно-бумажной промышленности, например, при получении бумаги и картона повышенной сортности. Сущность изобретения: древесную массу обрабатывают отбеливающим раствором. В качестве отбеливающего раствора используют смесь пероксида водорода, силикат натрия, комплексообразователь и карбоната натрия. В полученную при этом массу вводят раствор сренокислого алюминия. Массу выдерживают предпочтительно 10-20 мин. 1 табл.

Способ отбелки древесной массы путем обработки ее отбеливающим раствором, содержащим пероксид водорода, силикат натрия, комплексообразователь и содовый щелочной агент, введения в массу кислотного агента и последующей выдержки массы, отличающийся тем, что в качестве содового щелочного агента используют раствор карбоната натрия, а в качестве кислотного агента используют раствор сернокислого алюминия, при этом последний вводят в массу в количестве, обеспечивающем образование в ней угольной кислоты.