Способ отбелки древесной массы Советский патент 1981 года по МПК D21C9/16 

Изобретение относится к целлюлоз но-гбумажной промышленности, в частности к.отбелке волокнистых полуфабрикатов, и может найти применение при отбелке древецной массы, полученной дефибрерным, рафинерным, термомеханическим и химико-термомеханическим способами. Известен способ отбелки древесной массы перекисью водорода в щелочной среде, при котором благодаря окислению или гидролизу окрашивающих веществ древесины происходит их обес цвечивание и повышение белизны древесной массы. При перекисной отбелке древесной массы необходимы следующие химикаты: перекись водорода, силикат натрия, едкий натр. Перекись водорода является источником .пероксидных ионов отбеливающих материалов; едкий натр служит для создания щелочной среды; основным назначением силиката натрия является стабилизация отбелив ющего раствора, в котором он в качестве буффера поддерживает рН в необходимых пределах. Начальную величину рН при отбелке перекисью водорода поддерживают в пределах 10-12, температуру - порядка 50°С, концентрацию волокнистой массы - 4-10%.Этот процесс применяется в основном в практике перекисной отбелки 1. Недостатком известного способа отбелки древесной массы является эначитальный расход перекиси водорода в связи с повышенной чувствительностью ее ко всякого рода веществам, окрашивающим древесную массу, в том числе к ионам тяжелых металлов, бактериям, ферментам, способствующим разложению перекиси водорода. Например, ионы тяжелых металлов с древесной массой образуют окрашенные комплексы, вследствие чего снижается эффективность отбелки и увеличивается расход отбеливающего реагента.Кром того, перекись водорода каталитически разлагается. Известен также способ отбелки древесной массы, в котором отрицательное действие веществ,способствующих разложению перекиси водорода я, как следствие, ухудшающих эффект отбелки, устраняется в какой-то степени за счет применения пассиваторов 2. Недостатками этого способа являются использование в качестве пассиваторов хлорсодержащих соединений и их невысокая эффективность. Наиболее близка к предлагаемой перекисная отбелка в присутствии щелочных солей этилендиаминтетрауксусной кислоты. В этом способе отрицательное действие веществ, разлагающих перекись, устраняют за счет применения комплексообразующих агентов, в качестве которых используют водорастворимую соль этилендиамин тетрауксусной кислоты. Обработка массы перекисью водорода в присутствии водорастворимой соли органической кислоты наиболее эффективна и обеспечивает лучшую стабильность белизны 3. Недостатками известного способа являются высокая щелочность среды (рН 11,0-11,5),а следовательно,неоправданный расход гидроокиси натри использование в качестве пассиватор водорастворимой соли органической кислоты дорогостоящего дефицитного комплексообразующего агента - двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) и значите ная длительность процесса (1-2 ч). Ц-ель изобретения - интенсификаци процесса отбелки древесной массы. Поставленная цель достигается тем, что в способе отбелки древесной массы путем обработки ее перекисью водорода в щелочной среде при температуре 60-70 С в присутствии водорастворимой соли органической кислоты в качестве водорастворимой соли органической кислоты использую оксалат натрия, ,ксития, или алюминия или смесь указанн1 1х солей в количестве 0,1-1,0% от массы абс. сухого волокна и процесс ведут при среды 9,5-10,5. Предлагаемый способ отбелки древ ной массы осуществляют следующим об разом. Древесную массу, полученную одни из известных способов - дефибрернь1 рафинернйм, термомеханическим или химико-механическим, загружают в от бельную установку, нагревают до 60Ю С, а затем подают в массу химиче кие реагенты, необходимые для отбел ки: перекись водорода, силикат натр и водорастворимую соль щавелевой кислоты. Для регулирования щелочнос ти среды до желаемого рН используют едкий натр. Однако едкий натр быстро потребляется древесной массой, что приводит к резкому падению рН; кроме тог едкий натр вызывает потемнение массы, что ведет к потере отбеливающег эффекта. Поэтому предпочтительно для поддержания необходимого рН сре ды во время процесса перекисной отбелки употреблять силикат натрия как источник щелочи, которая постепенно высвобождается во время проце са отбелки, поддерживая рН на желае мом уровне. Соль щавелевой кислоты или смесь солей щавелевой кислоты подают на отбелку совместно с отбеливёиощёй смесью либо перед подачей отбеливающей смеси (перекиси водорода и силиката натрия)в древесную массу. Концентрацию древесной массы при заданных режимах отбелки поддерживают в пределах 7-10%. Древесную массу в течение 30-40 мин перемешивают. По истечение времени отбелки массу выгружают, жидкость отжимают и затем массу анализируют с целью определения изменений ее химических и физико- механических свойств. -Пример 1.В емкость объемом 1 л, снабженную мешалкой, загружают 100 г древесной массы влажностью 50%. Емкость помещают в термостат, предварительно нагретый до 60°С, и HarpesajoT содержимое до заданной температуры. В массу добавляют водную смесь отбеливающих реагейтов: перекись водорода 1 г (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию), силикат натрия 2,-5 г (5% в пересчете на 100%-ную концентрацию) и 0,05 г (0,1% от массы абс. сухого волокна) щавелевокислого натрия. Концентрация древесной массы 10%, рН 10,0. Массу непрерывно перемешивают и отбелку ведут в течение 40 мин. По окончание времени отбелки массу выгружс1ют на фильтр, отбельную жидкость отделяют, рН раствора 7,5. Часть массы анализируют для определения выхода и изменения химического состава, а другую часть используют для изготовления отливок на лабораторном листоотливном аппарате. Отливки испытывают на физико-механические свойства. П р и м е р 2. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примера 1. Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 70°С, перекись водорода берут в количестве 0,75 г (1,5% в пересчете на 100%-ную концентрацию), щавелевокислого аммония 0,25 г (0,5% от веса абс.сухого волокна). Концентрация массы 7%, рН 9,6. Отбелку ведут в течение 30 мин. В конце отбелки рН раствора 7. Пример 3. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1. Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 65°С, перекись водорода берут в количестве 0,75 г (1,5% в пересчете на 100%-ную концентрацию), щавелевокислого калия 0,5 г (1,0% от веса абс,сухого волокна). Концентрация массы 9%, рН 10,5. Отбелку ведут в течение 35 мин. в концеотбелки рН раствора 3. П р. и м е р 4. Процесс ведут аналогично процессу, описанному в

примере 1. Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 65°С, щавелевокислого алюминия берут 0-, 3 г (0,6% от веса абс.сухого волокна). Концентрация массы 10%, рН 9,5, Отбелку ведут в течение

35 мин. В конце отбелки рН раствора 7.

Пример 5. Процесс отбелки ведут аналогично примеру 1. Изменения .касаются следующих параметров; температура отбелки , перекись водорода берут в количестве 1 г (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию а водорастворимую соль берут в количестве 0,3 г (0,6% от веса абс. су хого волокна), при этом используют

смесь 0,15 г щавелевокислого аммония и 0,15 г щавелевокислого калия. Концентрация массы 9%, рН 9,7. Отбелку ведут в течение 35 мин. В конце отбелки рН раствора 7,1.

Пример 6. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично примеру 1. Изменения касаются следу ющих параметров: температуре отбелки 70с, перекись водорода берут в коли честве 1 г (2% в пересчете на 100%-н концентрацию), а водорастворимую соль берут в количестве 0,3 г (0,6% от веса абс. сухого волокна), состоящую из смеси щавелевокислого калия и алюминия по 0,15 г,Концентрация массы 10%, рН 9,8. Отбелку ведут в течение 35 мин. В конце отбелки рН рас твора 7,1.

П р и м е р 7 (известный 3). 100 г древесной массы влажностью 50% загружают в емкость, которую помещают в термостат, нагретый до , и выдерживают до тех пор,пока содержимое емкости нагреется до заданной температуры. В массу добавляют отбеливающую смесь: ГИДРООКИСЬ

натрия 0,6 г (1,2%), перекись водорода 1 г (2%), силикат натрия 2,5 г (5%), двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,2 г (0,4 от веса абс.сухого волокна). Все реагенты взяты в пересчете на 100%ную концентрацию. Koi дентрация древесной масса 10%, рН 11,5. Отбелку ведут в течение 1,5 ч. В конце отбелки рН раствора 8.

В примерах для сравнения даны варианты, когда древесная масса отбеливается перекисью водорода без добавления в отбеливающий раствор соли щавелевой кислоты (пр|Имер 8) и отбелка древесной массы солью щавелевой кислоты без введения в раствор перекиси водорода (пример 9).

Пример 8. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1. Изменения касаются следующих параметров; температура отбелки , перекись водорода берут в количестве 1 г (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию) . Водорастворимую соль щавелевой кислоты не добавляют. Концентрация массы 10%, рН 9,5. Отбелку ведуь в течение 30 мин. В конце отбелки , рН раствора 7.

Пример 9. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1. Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки , перекись водорода не добавляется, щавелевокислого аммония берут в количестве 0,5 (1,0% от веса абс.сухого волокна). Концентрация массы 10%, рН 10,5. Отбелку ведут в течение 30 мин. В конце отбелки рН раствора 8.

В таблице приведены данные экспериментов отбелки древесной массы.

Из анализа данных таблицы видно, что предлагаемый способ отбелки древесной массы является более интенсивным, так как позволяет сократить время ведения процесса в 2 раза. Повышение интенсификации процесса вытекает из того, что на отбелку не требуется гидроокиси натрия и отпадает необходимость в применении дорогостоящего и дефицитного реагента, каким является соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Интенсификация процесса обеспечивается при сохранении основных качественных показателей отбеленной древесной массы при некотором их улучшении в сравнении с известными способакш.

Из сравнения опытов 8-9 видно, что только совместное присутствие в отбеливающем растворе перекиси водорода и водорастворимой соли щавелевой кислоты или смеси солей обеспечивает интенсификацию процесса отбелки. Вероятно, что силикат натрия и соль щавелевой- кислоты образую устойчивую коллоидную систему, которая способствует -стабилизации перекиси водорода, дезактивируя катализаторы ее распада.

Использование предлагаемого -спороба для отбелки древесной массы при

более высокой концентрации ее {порядка 15-50%) позволяет еще в больиэй степени интенсифировать процесс отбелки и получить древесную массу белизной 74-78 %.

Формула изобретения

Способ отбелки древесной массы путем обработки ее перекисью водороoда в щелочной среде при температуре 60-70С в присутствии водорастворимой соли органической кислоты, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса в качест5ве водорастворимой соли органической кислоты используют оксалат натрия, калия, аммония или алюминия или смесь указанных солей в количестве 0,1-1% массы абсолютно сухого волок0на и процесс ведут при рН среды 9,510,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США W 2199376,

кл. 162-48, 1940.

2.Патент ФРГ 932762, кл. 55 С 1, 1955.

3.Патент США № 2740689, кл. 8-111, 1956 (прототип).