Способ получения порошковогоцЕллюлОзНОгО МАТЕРиАлА Советский патент 1981 года по МПК D21C9/00 D06M1/14 

Изобретение относится к получению целлюлозного материаша кислотным гидролизом целлюлозы для применения его в качестве вспомогательного фильтровального вещества при тонкой очистке рассола от примесей в процес се ртутного, мембранного и диафрагменного электролиза. При очистке рассола от кальция, магния, железа и других примесей обычно используют механические фильт ры, заполненные песком или мраморной крошкок, однако современная техника электролиза требует более тонкой степени очистки, что не обеспечивается традиционными фильтрами. Известен спосо получения фильтру .щего порошка кислотным гидролизом хлопкового волокна при температуре кипения раствора с последующим охлаж дением, промывкой водой, спиртом и эфиром, высушиванием и измельчением Получаемый этим способом порошок предназначен для колоночной хромато графии. Применение его для фильтрования рассола не обеспечивает предъ явл 1емые к нему требования по прозрачности. Известно также использование в качестве фильтровспомогательных материалов целлюлозных порошков марки Арбоцель BWW -40 (ФРГ) .и мар-. ки Солка-флок BW-40 (США), имеющих степень полимеризации в пределах 800-910 исодержание сс целлюлозы 87-90%. Однако целлюлозный порошок BW-40 не обеспечивает достаточной степени очистки рассола по содержанию кальция, а порошок имеет низкую скорость фильтрации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения целл алозного порошка обработкой хлопковой или древесной целлюлозы раствором азотной кислоты в течение 30-60 ми,н при 80-90°С с последующей прокывкой продукта гидролиза водой до-нейтральной реакции, измельчением S роллах в водно-щелочной среде с койцентрацией соды 0,03% (рН 9,1-9,6) при 25-40С в течение 10-20 мин, разрыхлением, сушкой, окончательным измельчением в шаровой мельнкце и просеиванием. Для использования полученного материала в качестве волокнистого наполнителя обязательной является обработка активирующим веществом, например стеариновой кислотой, на стадии окончательного измельчения. Полученный этим способом материал имеет степень полимеризации 400-500, а содержание

Gi -целлюлозы 75-88% pj .

Недостатком-известного способа является невысокая эффективность полчаемого материала для фильтрования рассола, а также сложность процесса. Наличие стеариновой кислоты в порошково1 целлюлозе делает ее непригодно для фильтрования рассола, предназначенного для электролиза, так как она забивает фильтровальную перегородку и попадает в фильтрат. При отсутствии стеариновой кр слоты целлюлоза, полученная этим способом, не обладает достаточно хорошими фильтровальными свойствами. Прозрачность фильтрата составляет всего 92%, а наличие кальция в нем достигает 2,6 мг/л.

Цель изобретения - повьпиение фильрующих свойств целлюлозного материала, обеспечение использованная его дл тонкой очистки рассекла в процессе электролиза и упрощение технологии.

Поставленная цель достигается тем что хлопковую или древесную целлюлоз обрабатывают водным раствором азотной кислоты пр 92-98 С в течение 70-90 мин до степени полимеризации 650-800, промывают водой до нейтральной реакции, измельчают в щелочной среде при рН 10-11, сушат и повторно измельчают до размеров частиц 80200 мкм.

Существенными отл-лчиями предлагаемого способа являются проведение ги,лролиэа при 92-98 с в течение 70-90 мкк до степени полимеризации 650-800 и измельчение целлюлозы при рН среды 10-11.

Эти отличия позволяют изменить фракционный состав целлюлозного материала таким образом, что содержание в нем (X. -целлюлозы увеличивается до 88-90%, степень полимеризации повышается до 650-800, а зольность снижается до 0,1%.

П р и м е р 1 Древесную сульфитную целлюлозу подвергают гидролизу водным цаствором HNOj при в течение 90 мин в аппарате при непрерывном перемешивании при соотношении твердой и жидкой фазы 1:10. По завершении процесса гидролиза обработанную целлюлозу отделяют от раствора азотной кислоты, промывают водой до нейтральной реакции. Отмыту целлюлозу в измельчителе обрабатывают раствором кАльцинироваиной соды, имеющим рН 10, затем подвергают сушке и окончательно измельчают в шаровой мельнице. Измельченный целлкглозный порошок просеивают с целью удаления грубых фракций, которые вно направляют на сухое измельчение.

Полученный образец порошковой целлюлозы исследуют на физико-химичекие показатели и фильтровальные свойства.

Результаты испытаний приведены в таблице (образец 6).

П р и м е р 2. Хлопковую целлюлозу обрабатывают 4%-ным водным раствором HNOg при 98с, модуле жидкости 1:10 в течение 70-мин в аппарате при непрерывном перемешивании. Промытую, как в примере 1, целлюлозу подвергают мокрому измельчению при рН 11. Далее продукт измельчения проходит стадии обработки по примеРУ 1.

Результаты анализа приведены в таблице (образец 7).

П р и м е р 3. Хлопковую целлюлозу обрабатывают 3%-ным водным раствором HNGj при в течение 80 мин. Дальнейшая обработка осуществляется по примеру 2.

Результаты исследования представлены в таблице (образец 8).

В таблице представлены также для сравнения результаты испытаний целлюлозных .порошков по прототипу (образцы 1 и 2), импортных (образцы 3,4 и 5) при фильтрации рассола (намыв слоя 4 КГ/М7 прозрачность рассола до фильтрования 65%, содержание Са до фильтрования 6 мг/л).

Согласно требованиям, предъявленным к рассолу, поступающему на электролиз, фильтрование должно обеспечить следующие основные показатели: для ртутного электролиза с металлоокисными анодами - прозрачность (по ФЭК) не менее 99%, содержание железа не более 0,1 мг/л, органические примеси не более 5 мг/л; для диaфpaг Jeннoгo электролиза - прозрачность не менее 98%, содержание кальция не более 5 мг/л, магния не более 1 мг/л, железа не более 0,2 мг/л , для мембранного электролиза - прозраность не менее 99%, содержание кальция не более 0,3 мг/л, магния не более 0,1 мг/л, железа не более 0,05 мг/л.

Как видно из таблицы, порошковая целлюлоза, полученная по предлагаемому способу, обладает более высоким фильтруквдими свойствами, соответствует (при высокой скорости фильтрования) всем требованиям, предъявляемым к рассолу ртутного электролиза с графитовыми или метсшлоокисными анодами диафрагменного и мембранного электролиза.

Волокн игый наполнитель (ост 84-113875}; температура гидролиза 90°С, время гидролиза 60 мин, степень полимеризации 500, размер зерен остаток на сите № 016 не более 40%, на сите № 04 не более 4, рН среды при мокром измельчении 9,6

То же, без стеариновой кислоты

Порошковая целлюлоза

BW-40 США)

Порошковая целлюлоза BWW-40 (ФРГ)

Порошковая целлюлоза

(Япония) ,

температура гидролиза 100 С, время гидролиза 20 мин

Порошковая.целлюлоза фильтровспомогатель, полученная по предлагаемой технологии:температура гидролиза 92 С, время гидролиза 90 мин степень полимеризации 800, рН среды при мокром измельчении 10, размер зерен 80-200 мкм

То же, температура гидролиза 98с, время гидролиза 70 NfHH, степень полимеризации 50, рН среды при мокром измельчении 11

То же, температура гидролиза , время гидролиза 80 мин, степень полимеризации 780, рН среды полимеризации 780, рН среды при мокром измельчении 11

5,4

0,7

87

2,6

98

1,6

99

1,4

7,2

99

97

0,9

12

100

0,3

23

0,2

100

28

0,18

100

2-9

Формула изобретения

1, Способ получения порошкового целлюлозного материала путем обработки древесной или хлопковой целлюлозы водным раствором азотной кислоты,промывки водой до нейтральной реакции, измельчения ее в щелочной среде, сушки с последуккцим измельчением и просеиванием, отличающийся тем, что, с целью улучшения фильтрующих свойств материала, обеспечивакицих возможность использования его для тонкой очистки рассола в процессе электролиза, обработку целлюлозы кислотой ведут при температуре

в течение 70-90 мин до степени полимеризации 650-800, а измельчение ее в щелочной среде при рН среды 10-11.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение целлюлозы после сушки проводят до размера частиц 80-200 мкм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе О1. Патент Японии 1769/58,

.кл. 13 С 141, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР 208188, кл. D 06 М 1/14, 1966 . ,(прототип )