СПОСОБ ОЧИЩЕНИЯ ЛИГНИНА Российский патент 2023 года по МПК D21C11/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к отделению и очищению лигнина. В частности, настоящее изобретение касается двухступенчатого способа получения очищенной соли лигнина из черного щелока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Лигнин представляет собой многообещающий сырьевой материал для продуктов на биооснове. Значительные количества лигнина доступны в отработанных щелоках от промышленной крафт-варки волокнистой массы, то есть, в черном щелоке. Концентрация лигнина в черном щелоке в типичном случае находится в диапазоне только 20-40% (масс.) при расчете на сухое вещество, при этом остаток сухого вещества содержит отработанные химические реагенты для варки волокнистой массы и растворенные нелигниновые компоненты древесины. Для лигниновых продуктов важной является высокая степень чистоты. Таким образом, для достижения возможности использования крафт-лигнина в промышленном масштабе требуются экономически эффективные операции отделения и очищения.

[0003] Один хорошо известный способ очищения лигнина представляет собой ультрафильтрование в соответствии с описанием, помимо всего прочего, в публикации Luque et al., TAPPI Pulping Conference 1994, 7. Ультрафильтрование представляет собой технологический процесс фракционирования для получения из щелока при высокой щелочности (рН>12), где лигнин находится в растворенной форме, концентрата, который является обогащенным по высокомолекулярному лигнину (например, 29% при более чем 15000 дальтонов, Luque et al.), и пермеата, который содержит больше низкомолекулярного лигнина и другие низкомолекулярные компоненты черного щелока, неорганические соли и органические кислоты.

[0004] Как это очевидно, ультрафильтрование увеличивает долю высокомолекулярного лигнина в концентрате, но только ненамного, от 15 до 29% лигнина при более чем 15000 дальтонов (Luque et al.). В дополнение к довольно умеренному результату по фракционированию техническая операция ультрафильрования при использовании черного щелока крафт-варки является затруднительной вследствие концентрационной поляризации и загрязнения мембраны. Имеет место непрерывное ослабление скорости потока, и ультрафильтрование представляет собой не очень хороший способ фракционирования для получения продукта, характеризующегося конкретной молярной массой, поскольку загрязнение мембран приводит к возникновению ситуации, когда молекулярно-массовое распределение для концентрированного материала все время изменяется.

[0005] Один дополнительный пример обыкновенного ультрафильтрования представлен в публикации Rojas et al., «LIGNIN SEPARATION FROM KRAFT BLACK LIQUORS BY TANGENTIAL ULTRAFILTRATION», Science and Technology, La Chimica e l’Industria - Gennaio-Febbraio ‘06 n. 1 - ANNO 88. (2006). В данной статье предлагается один пример проблем, с которыми встречаются при данном подходе. Описывается то, как типичный черный щелок крафт-варки подвергали ультрафильтрованию при использовании типичных мембран. Средняя молекулярная масса для рассматриваемого промышленного черного щелока находилась в диапазоне от приблизительно 1700 до 20000 Да. Значение Mw для концентратов и фильтратов коррелировало с отсечением по молекулярной массе (ОММ) для мембраны. Однако, как это было обнаружено в публикации Rojas et al., эффективный молекулярный размер отфильтрованных частиц был меньшим, чем номинальное отсечение по молекулярной массе для мембраны. Данное различие может быть обусловлено типичным засорением мембран, которое представляет собой имманентную проблему в данном типе области применения, а также уменьшением потока фильтрования вследствие закупоривания и/или загрязнения мембраны.

[0006] Черный щелок содержит много неорганических солей и органических алифатических и фенольных соединений, которые ухудшают эксплуатационные характеристики мембраны, что, таким образом, делает технологический процесс фракционирования по молекулярной массе очень проблематичным в соответствии с описанием в публикации Aminzadeh et al., Membrane filtration of kraft lignin: Structural charactEristics and antioxidant activity of the low-molecular-weight fraction, Industrial Crops & Products 112 (2018) 200-209.

[0007] Таким образом, производство очищенного лигнина из черного щелока при использовании ультрафильтрования не является очень уж подходящим для использования. Очень вероятными являются сохранение низких эксплуатационных характеристик по очищению и очень ограниченные масштабы постоянного течения материала даже для случая периодического промывания УФ-мембран (Aminzadeh et al.).

[0008] Еще один способ очищения крафт-лигнина представлен коммерческим и запатентованным технологическим процессом Lignoboost (WO 2006/038863 и WO 2013/002687). При использовании технологического процесса Lignoboost крафт-лигнин отделяют в рамках двухступенчатого технологического процесса. Первая ступень включает осаждение лигнина, например, в результате добавления СО₂, со следующим далее фильтрованием. На второй ступени отфильтрованный осадок повторно суспендируют обычно в растворе H₂SO₄-вода со следующим далее кислотным промыванием при втором фильтровании. Недостаток данного технологического процесса заключается в потребности в значительных расходах на технологическое оборудование и в добавлении серной кислоты и, тем самым, введении избыточной серы в замкнутый цикл извлечения при крафт-варке целлюлозной массы, что искажает баланс Na/S на целлюлозном заводе.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

[0009] В настоящем контексте термин «крупнопористое мембранное фильтрование» относится к фильтрованию в перекрестном потоке для частиц, сформированных из агломерированных макромолекул лигнина. Точка отсечения составляет, по меньшей мере, 40000 дальтонов. Преимущественно, точка отсечения при крупнопористом мембранном фильтровании, соответствующем настоящему изобретению, находится в диапазоне 40000-500000 Да, предпочтительно 50000-200000 Да.

[0010] В настоящем контексте «разбавляющая жидкость» является водной жидкостью, характеризующейся отсутствием значительной ионной силы или значительного количества растворенного органического материала. В дополнение к простой воде примерами разбавляющих жидкостей, широко встречающихся на целлюлозных заводах, являются конденсат из выпарной установки, фильтрат из отбельной установки или производственная горячая вода.

[0011] В настоящем контексте соль лигнина представляет собой химическую форму лигнина, у которой часть кислотных групп в лигнине диссоциированы, и отрицательный заряд диссоциированных кислотных групп компенсируется катионами. Соль лигнина может включать различные катионы, но в типичном случае имеет место один главный катион, который является тем же самым, что и катион данного технологического процесса щелочной варки волокнистой массы, от которого соль лигнина ведет свое происхождение. Для случая соли крафт-лигнина важнейший катион относится к натрию (Na⁺).

[0012] В настоящем контексте формируется суспензия осажденного лигнина при уменьшении первоначального значения рН для черного щелока целлюлозного завода до 9-10,5 при использовании кислотного вещества.

[0013] В настоящем контексте в результате фильтрования на фильтрующей среде формируется фильтровальный осадок из суспензии осажденного лигнина.

[0014] В настоящем контексте агломерат лигнина является объединенным агрегатом макромолекул лигнина в коллоидальном состоянии, при этом размер частиц агрегата является достаточно большим (>50 килодальтонов) для отфильтровывания (сохранения на мембране) при крупнопористом мембранном фильтровании. Как это важно отметить, данные лигниновые частицы агломератов имеют, по меньшей мере, в десять раз больший размер, чем макромолекулы лигнина в первоначальном черном щелоке (в типичном случае 5 килодальтонов), который протекает через крупнопористую мембрану.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Изобретение определяется признаками независимого пункта формулы изобретения. Некоторые конкретные варианты осуществления определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0016] Цель изобретения как раз и заключается в преодолении, по меньшей мере, некоторых из недостатков, относящихся к техническим решениям известного уровня техники, описанным в разделе, касающемся уровня техники.

[0017] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения очищенной соли лигнина из щелочного отработанного щелока от химической варки лигноцеллюлозных сырьевых материалов. Способ включает стадии:

- уменьшения значения рН для отработанного щелока с формированием суспензии осажденного лигнина,

- фильтрования осажденного лигнина с формированием фильтровального осадка, содержавшего лигнин, и фильтрата,

- примешивания фильтровального осадка, содержавшего лигнин, к разбавляющей жидкости с формированием коллоида агломерата щелочного лигнина,

- проведения для коллоида агломерата щелочного лигнина крупнопористого мембранного фильтрования,

- извлечения концентрата очищенной соли лигнина.

Концентрат очищенного лигнина составляет продукт. Низкомолекулярные органические и неорганические компоненты удаляются в проточной жидкости.

[0018] Необходимо отметить новое неожиданное открытие: примешивание фильтровального осадка осажденного лигнина к водному раствору в определенных контролируемых условиях, описанных ниже, в результате приводит к формированию крупных агломератов лигнина, которые могут быть отделены и обогащены при использовании крупнопористого мембранного фильтрования. При использовании данного изобретения получают значительные преимущества, что делает возможным способ, который позволяет:

- избегать использования мелкопористых обыкновенных ультрафильтрационных мембран и всех связанных с ними затруднений,

- отделять относительно чистый лигниновый продукт в результате удерживания агломератов лигнина на крупнопористой мембране и допущения прохождения насквозь низкомолекулярных органических и неорганических компонентов и, тем самым, их удаление,

- избегать кислотного промывания и использования серной кислоты, что исказило бы химический баланс целлюлозного завода, поставляющего отработанный щелок.

[0019] Преимущественно, уменьшение значения рН отработанного щелока проводят в результате добавления H₂SO₄, HCl, SO₂ или СО₂. Предпочтительно уменьшение значения рН осуществляют в результате добавления СО₂.

[0020] Преимущественно, уменьшение значения рН отработанного щелока проводят при температуре в диапазоне 40-85°С.

[0021] Преимущественно, значение рН отработанного щелока уменьшают до менее чем 11. Предпочтительно значение рН для отработанного щелока уменьшают до 9-10,5.

[0022] Преимущественно, крупнопористое мембранное фильтрование проводят при температуре в диапазоне 20-85°С.

[0023] Преимущественно, крупнопористое мембранное фильтрование проводят при значении рН в диапазоне 7-11.

[0024] Далее варианты осуществления будут рассмотрены более подробно при обращении к прилагающимся чертежам.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] ФИГУРА 1 представляет собой общую схематическую диаграмму технологического процесса очищения лигнина, соответствующего изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] В соответствии с приведенным выше кратким обсуждением изобретения представляется способ получения очищенной соли щелочного лигнина. Способ представляет собой двухступенчатый технологический процесс в соответствии с общим описанием изобретения на фигуре 1.

[0027] На первой ступени настоящего изобретения суспензия осажденного щелочного лигнина формируется из отработанного щелока от щелочной варки волокнистой массы, то есть, черного щелока (1), (уровень содержания сухого твердого вещества в типичном случае в диапазоне 25-45% (масс.)) в результате уменьшения значения рН до 9-10,5 (3) при температуре в диапазоне 40-85°С. Сформированную суспензию щелочного лигнина отфильтровывают (5), формируя фильтровальный осадок (7), содержащий лигнин, и жидкость пермеата (6), содержащую растворимые компоненты черного щелока, которые отбирают обратно в технологический процесс химического цикла целлюлозного завода.

[0028] На второй ступени вышеупомянутый содержащий лигнин фильтровальный осадок (7) смешивают с разбавляющей жидкостью (8) при использовании определенных контролируемых смешивания и температуры (9) и при формировании коллоида агломерата щелочного лигнина (10) в типичном случае при уровне содержания сухого твердого вещества 10% (масс.). Это новое неожиданное открытие - существование щелочного лигнина в виде крупных коллоидальных частиц агломератов в разбавленном водном растворе, где данные частицы характеризуются средней массой частиц 50 килодальтонов, и где они делают возможным производство очищенной соли щелочного лигнина, подходящее для использования с промышленной и технической точек зрения.

[0029] Коллоид агломерата щелочного лигнина (10) подают на крупнопористую мембрану (11), характеризующуюся размером пор отсечения в диапазоне 50-200 килодальтонов, в типичном случае в температурном диапазоне 20-85°С. Щелочной лигнин остается в концентрате (12), в то время как большинство более мелких частиц и низкомолекулярных растворимых компонентов проходит через крупнопористую мембрану в пермеат (13). Различие и техническое преимущество являются значительными в сопоставлении с обыкновенным ультрафильтрованием лигнина из черного щелока при использовании в типичном случае мембран специальной технологии, характеризующихся размером пор на 5 килодальтонов.

[0030] Одно значительное преимущество настоящего изобретения в сопоставлении с мембранным отделением (ультрафильтрованием) лигнина предшествующего уровня техники заключается в возможности обогащения щелочного лигнина в виде крупных коллоидальных частиц, в данном случае называемых агломератами щелочного лигнина. Это очевидно, поскольку обогащенный концентрат может быть изготовлен на крупнопористой мембране, характеризующейся отсечением по «молекулярной массе» в диапазоне 50-200 килодальтонов. В данном случае это называется крупнопористым мембранным фильтрованием. Термин «крупнопористый» применительно к практике в типичном случае обозначает размер пор мембраны, в десять раз больший, чем размер пор, использованный при обыкновенном ультрафильтровании.

[0031] Крупнопористое мембранное фильтрование, соответствующее настоящему изобретению, отличается от ультрафильтрования несколькими усовершенствованиями и преимуществами. Прежде всего, совершенно не требуются плотные и технически очень требовательные мембраны для отделения макромолекул, у которых отсечение по молекулярной массе в типичном случае составляет 5 килодальтонов. Крупнопористые мембраны на 50-200 килодальтонов намного легче эксплуатировать и обслуживать. Во-вторых, исходный материал в виде фильтровального осадка, содержащего лигнин, уже подвергался очищению: множество растворимых низкомолекулярных компонентов, в особенности, неорганических солей, было удалено из фильтровального осадка в виде фильтрата. Поэтому технологический процесс мембранного фильтрования с повторным разбавлением на второй ступени существенным образом происходит в более чистой окружающей среде, и, таким образом, поляризация и загрязнение мембраны являются в значительной степени менее ярко выраженными. В-третьих, конечным продуктом является продукт, представляющий собой концентрат соли щелочного лигнина. Отсутствует потребность в кислотном промывании или других ступенях вторичного очищения, которые требуют использования дополнительных химических реагентов, искажающих отправление на рецикл и вторичное использование удаленных компонентов в пермеате.

[0032] На стадии крупнопористого мембранного фильтрования могут быть использованы доступные на коммерческих условиях обыкновенные типы мембран. Мембраны могут быть сконструированы из органических материалов, таких как полимеры РР, РЕ, PTFE, полиакриловый материал, ацетат целлюлозы, полиакрилонитрил, полисульфон и тому подобное. Также могут быть использованы и высокодолговечные неорганические материалы мембран, такие как оксид алюминия или диоксид циркония, но такие материалы не требуются.

[0033] Преимущественно, крупнопористое мембранное фильтрование проводят при рН в диапазоне от 7 до 11 и при температуре в диапазоне 20-85°С.

[0034] Концентрат может быть использован как таковой или может быть подвергнут дополнительной обработке, такой как упаривание, лиофильное высушивание или распылительное высушивание. Одна возможная дополнительная обработка заключается в дополнительном очищении продукта в результате разбавления концентрата и повторения крупнопористого мембранного фильтрования один или несколько раз.

[0035] Различные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, но специалист в соответствующей области техники также осознает и существование дополнительных незначительных изменений, которые попадали бы в объем настоящего изобретения. На охват и объем настоящего изобретения не должны быть наложены ограничения любыми из описанных выше иллюстративных вариантов осуществления, но они должны быть определены только в соответствии с формулой изобретения и ее эквивалентами.

ПРИМЕР 1. Производство очищенной соли крафт-лигнина при использовании крупнопористого мембранного фильтрования

[0036] Значение рН для черного щелока от крафт-варки целлюлозы хвойных пород древесины уменьшали до 10,0 при использовании СО₂ при 60°С. Суспензия осажденного лигнина отфильтровывали для формирования фильтровального осадка, содержащего крафт-лигнин при уровне содержания сухого вещества 57%. Фильтровальный осадок, содержащий лигнин, смешивали с деионизированной водой для формирования коллоида агломерата лигнина при уровне содержания сухого твердого вещества 10%. Объем коллоида агломерата лигнина подвергали предварительному фильтрованию и крупнопористому мембранному фильтрованию при использовании мембраны с отсечением 50 кДа Alfa Laval-GR51PP. Испытание на крупнопористое мембранное фильтрование проводили при 50°С для достижения уменьшения объема Vr=0,7 (Vr=Vпермеат/Vпервоначальный). Получающиеся в результате концентрации твердых веществ, высушенных в печи до постоянной массы, в объемах концентрата и пермеата составляли, соответственно, 19% и 2,7%.

[0037] 81% лигнина в подаваемом исходном материале извлекали в объеме концентрата, в то время как 63% основных неорганических анионов (карбоната, сульфата) и 41% натрия переводили в пермеат. Концентрация лигнина в концентрате составляла 82% от совокупного уровня содержания сухого вещества в сопоставлении с 67% в подаваемом исходном материале. Концентрация основных неорганических анионов (карбоната и сульфата) в пермеате составляла более или менее половину от соответствующей концентрации в подаваемом исходном материале. Результаты указывают на значительное обогащение лигнина в концентрате и неорганических веществ в пермеате. Более подробные результаты демонстрируются в представленной ниже таблице 1.

Таблица 1. Концентрация и выход избранных компонентов в объемах подаваемого исходного материала, концентрата и пермеата для испытания на крупнопористое мембранное фильтрование в примере 1.

ПОДАВАЕМЫЙ ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ № 1 КОНЦЕНТРАТ № 1 ПЕРМЕАТ № 1 Концентрация, % от сухого вещества Концентрация, % от сухого вещества Выход, % от подаваемого исходного материала Концентрация, % от сухого вещества Выход, % от подаваемого исходного материала Лигнин 67 82 81 11 3 Натрий (Na+) 7,6 5,4 47 17 41 Карбонат 4,5 2,0 30 15 63 Сульфат 1,2 0,6 37 4,0 63

ПРИМЕР 2. Дополнительное очищение соли лигнина в результате неоднократного крупнопористого мембранного фильтрования.

[0038] Объем концентрата из примера 1 смешивали с деионизированной водой для достижения уровня содержания сухого твердого вещества 10% и подвергали еще одному испытанию на крупнопористое мембранное фильтрование при использовании мембраны с отсечением 50 кДа Alfa Laval-GR51PP. Испытание проводили при 50°С и продолжали вплоть до достижения уменьшения объема Vr=0,7 (Vr=Vпермеат/Vпервоначальный). Получающиеся в результате концентрации твердых веществ, высушенных в печи до постоянной массы, в объемах концентрата и пермеата составляли, соответственно, 21% и 1,3%.

[0039] 95% лигнина в подаваемом исходном материале № 2 извлекали в концентрате, в то время как более, чем половину карбоната переводили через мембрану в пермеат. Концентрация лигнина в концентрате составляла 90% от совокупного уровня содержания сухого вещества в сопоставлении с 82% в подаваемом исходном материале. Результаты из примера 2 указывают на достижение значительного дополнительного очищения лигнина в результате повторного разбавления концентрата и повторения крупнопористого мембранного фильтрования. Более подробные результаты демонстрируются в представленной ниже таблице 2.

[0040]

Таблица 2. Концентрация и выход избранных компонентов в объемах подаваемого исходного материала, концентрата и пермеата для второго испытания на крупнопористое мембранное фильтрование в примере 2.

ПОДАВАЕМЫЙ ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ № 2 (КОНЦЕНТРАТ № 1) КОНЦЕНТРАТ № 2 ПЕРМЕАТ № 2 Концентрация, % от сухого вещества Концентрация, % от сухого вещества Выход, % от подаваемого исходного материала № 2 Концентрация, % от сухого вещества Выход, % от подаваемого исходного материала № 2 Лигнин 82 90 95 15 2 Натрий (Na+) 5,4 4,9 78 17 29 Карбонат 2,0 0,8 33 13 53

[0041] Как это демонстрируют ПРИМЕР 1 и ПРИМЕР 2, крупнопористое мембранное фильтрование эффективно обогащает и очищает агломераты лигнина в концентрате. Высокое удерживание лигнина достигается при использовании мембраны на 50 кДа. Данный аспект является исключительным в сопоставлении, например, с отделением и очищением макромолекул лигнина в результате ультрафильтрования черного щелока, что при одновременном использовании более мелкопористой мембраны на 15 кДа в результате приводит только к небольшому обогащению по лигнину в концентрате (20-30% лигнина в подаваемом исходном материале, Vr=0,9). [Wallberg et al. (2003), Holmqvist et al. (2005)].

[0042] Как это должно быть понятно, на варианты осуществления раскрытого изобретения не накладывают ограничений конкретными структурами, технологическими стадиями или материалами, раскрытыми в настоящем документе, но они распространяются и на свои эквиваленты, как это должны осознавать специалисты в соответствующей области техники. Как это также должно быть понятно, терминология, использованная в настоящем документе, используется для целей только описания конкретных вариантов осуществления и не предполагается накладывающей ограничения.

[0043] Ссылка по всему ходу изложения данного описания изобретения на «один вариант осуществления» или «некий вариант осуществления» имеет значение включения конкретных признака, структуры или характеристики, описанных в связи с данным вариантом осуществления, в, по меньшей мере, один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, случаи появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в некоем варианте осуществления» в различных местах по всему ходу изложения данного описания изобретения необязательно во всех случаях относятся к одному и тому же варианту осуществления.

[0044] В соответствии с использованием в настоящем документе множество позиций, структурных элементов, композиционных элементов и/или материалов могут быть представлены для удобства в общем перечне. Однако данные перечни должны восприниматься так, как если бы каждый элемент перечня был бы индивидуально идентифицирован как отдельный и уникальный элемент. Таким образом, никакой индивидуальный элемент такого перечня не должен восприниматься как фактически эквивалентный любому другому элементу того же самого перечня исключительно на основании их представления в общей группе при отсутствии указаний на противоположное. В дополнение к этому, в настоящем документе могут обращаться к различным вариантам осуществления и примерам настоящего изобретения совместно с альтернативами для различных его компонентов. Как это должно быть понятно, такие варианты осуществления, примеры и альтернативы не должны восприниматься в качестве фактически эквивалентов друг другу, но должны рассматриваться в качестве отдельных и автономных представлений настоящего изобретения.

[0045] Кроме того еще, описанные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим для использования образом в одном или нескольких вариантах осуществления. В следующем далее описании изобретения приводятся многочисленные конкретные детали, такие как примеры длин, ширин, профилей и тому подобного, для обеспечения исчерпывающего понимания вариантов осуществления изобретения. Однако, как это должны понимать специалисты в соответствующей области техники, изобретение может быть реализовано на практике и при отсутствии одной или нескольких конкретных деталей или при использовании других способов, компонентов, материалов и тому подобного. В других случаях хорошо известные структуры, материалы или операции не демонстрируются или не описываются подробно во избежание затруднения понимания аспектов изобретения.

[0046] Несмотря на иллюстративность вышеприведенных примеров принципов настоящего изобретения в одной или нескольких конкретных областях применения для специалистов в соответствующей области техники должна быть очевидной и возможность реализации многочисленных модификаций по форме, использованию и деталям воплощения без подключения дара изобретательства и без отклонения от принципов и концепций изобретения. В соответствии с этим, не предполагается наложение на изобретение ограничений помимо того, как при использовании формулы изобретения, представленной ниже.

[0047] Глаголы «содержать» и «включать» используются в данном документе в качестве некатегорических ограничений, которые как не исключают, так и не требуют существования также и неперечисленных признаков. Признаки, перечисленные в зависимых пунктах формулы изобретения, являются свободно объединяемыми друг с другом, если только однозначно не будет утверждаться другого. Кроме того еще, как это должно быть понятно, использование терминов «один» и «некий», то есть, формы единственного числа, по всему ходу изложения данного документа не исключает множества.

ПЕРЕЧЕНЬ ЦИТИРОВАНИЯ

Патентная литература

WO 2006/038863

WO 2013/002687

Непатентная литература

1. Luque, Rodriquez, Alvarez, Cova, TAPPI Pulping Conference 1994, p.507.

3. Orlando J. Rojas, John Song, Dimitris S. Argyropoulos Forest Biomaterials Laboratory, College of Natural Resources, North Carolina State University, Raleigh, NC 27695-8005, USA, Juan Bullón Department of Chemical Engineering, Universidad de Los Andes, Mérida (Venezuela), «LIGNIN SEPARATION FROM KRAFT BLACK LIQUORS BY TANGENTIAL ULTRAFILTRATION», Science and Technology, La Chimica e l’Industria - Gennaio-Febbraio ‘06 n. 1 - ANNO 88. (Year 2006).

4. Selda Aminzadeh, Maris Lauberts, Galina Dobelev, Jevgenija Ponomarenkov, Tuve Mattsson, Mikael E. Lindström, Olena Sevastyanova, Membrane filtration of kraft lignin: Structural charactEristics and antioxidant activity of the low-molecular-weight fraction, Industrial Crops & Products 112 (2018) 200-209.

5. Wallberg, O.; Jönsson, A.-S.; Wimmerstedt, R., Ultrafiltration of kraft black liquor with a ceramic membrane, Desalination 2003, 156, 145-153.

6. Holmqvist, A; Wallberg, O.; Jönsson, A.-S., Ultrafiltration of Kraft Black Liquor from Two Swedish Pulp Mills, Chem. Eng. Res. Des. 2005, 83, 994-999.

Изобретение направлено на способ получения очищенной соли лигнина из щелочного отработанного щелока от химической варки лигноцеллюлозных сырьевых материалов. Способ включает стадии уменьшения значения рН отработанного щелока с формированием суспензии осажденного лигнина, фильтрования осажденного лигнина с формированием фильтровального осадка, содержащего лигнин, и фильтрата, примешивания фильтровального осадка, содержащего лигнин, к разбавляющей жидкости для формирования коллоида агломерата щелочного лигнина, проведения для коллоида агломерата щелочного лигнина крупнопористого мембранного фильтрования, и извлечения концентрата очищенной соли лигнина. Изобретение позволяет избежать использования мелкопористых ультрафильтрационных мембран и всех связанных с ними затруднений, отделить относительно чистый лигниновый продукт в результате удерживания агломератов лигнина на крупнопористой мембране и допущения прохождения насквозь низкомолекулярных органических и неорганических компонентов и тем самым их удаления, и избежать кислотного промывания и использования серной кислоты, что исказило бы химический баланс целлюлозного завода, поставляющего отработанный щелок. 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 2 пр.

1. Способ получения очищенной соли лигнина из щелочного отработанного щелока от химической варки лигноцеллюлозных сырьевых материалов, включающий стадии:

- уменьшения значения рН отработанного щелока с формированием суспензии осажденного лигнина,

- фильтрования осажденного лигнина с формированием фильтровального осадка, содержащего лигнин, и фильтрата,

- примешивания фильтровального осадка к разбавляющей жидкости с формированием фильтровального осадка коллоида агломерата щелочного лигнина,

- проведения для коллоида агломерата щелочного лигнина крупнопористого мембранного фильтрования и

- извлечения концентрата очищенной соли лигнина.

2. Способ по п. 1, где значение рН отработанного щелока уменьшают до менее чем 11.

3. Способ по п. 2, где значение рН отработанного щелока уменьшают до 9-10,5.

4. Способ по любому из пп. 1-3, где значение рН уменьшают посредством добавления H₂SO₄, SO₂, HCl или СО₂.

5. Способ по любому из пп. 1-3, где значение рН уменьшают посредством добавления СО₂.

6. Способ по п. 1, где разбавляющая жидкость представляет собой воду.

7. Способ по п. 1, где сформированный коллоид агломерата щелочного лигнина подвергают крупнопористому мембранному фильтрованию при значениях номинального отсечения в диапазоне 40-400 кДа.

8. Способ по п. 7, где значение отсечения находится в диапазоне 50-200 кДа.

9. Способ по п. 1, где уменьшение значения рН проводят при температуре в диапазоне 40-85°С.

10. Способ по п. 1, где крупнопористое мембранное фильтрование проводят при температуре в диапазоне 20-85°С.

11. Способ по п. 1, где крупнопористое мембранное фильтрование проводят при значении рН в диапазоне 7-11.

12. Способ по п. 1, дополнительно включающий, по меньшей мере, одну стадию повторного разбавления очищенной соли лигнина и проведения для нее крупнопористого мембранного фильтрования.

13. Способ по п. 1, дополнительно включающий обработку концентрата.

14. Способ по п. 13, где обработка представляет собой упаривание, лиофильное высушивание или распылительное высушивание.