Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы

 

Сущность изобретения: в способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающем обработку исходной целлюлозной суспензии минеральной кислотой при 70 - 95°С и pH 1,2 - 2,5, делигнификацию пероксидом водорода с добавлением гидрооксида натрия и силиката натрия при расходе пероксида водорода 0,5 - 2,5%, гидрооксида натрия 0,5 - 1,2% и силиката натрия 2 - 5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при pH 9,5 - 10,5 и последующую промывку массы водой, перед делигнификацией пероксидом водорода целлюлозную суспензию предварительно обрабатывают щелочным раствором на основе гидрооксида натрия при его расходе 2 - 4% в ед. NaOH от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 1 , 1 - 2,0 ч при pH_кон10-11 с последующей промывкой водой до pH 7 - 8. При этом процесс ведут при соотношении гидрооксида натрия на стадиях предварительной обработки и делигнификации пероксидом водорода соответственно от 1 : 0,5 до 4 : 0,5. В качестве щелочного раствора используют гидрооксид натрия или его смесь с отработанным раствором от стадии делигнификации пероксидом водорода; в качестве минеральной кислоты используют серную или соляную кислоту или ее смесь с отработанной кислотой в соотношении 1 : 1. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству и может быть использовано для улучшения эргономет- рических свойств целлюлозы и соответственно бумаги.

Известен способ отбелки древесной массы, включающий обработку массы кислотой и последующую обработку пероксидом водорода в щелочной среде [1].

В качестве кислоты используют аминокарбоновую кислоту, а условия пероксидной отбелки следующие: концентрация пероксида водорода 1,5-2,0%, концентрация NaOH 1,5-2,0%, температура 50-75^оС. Время отбелки пероксида водорода 35-40 мин.

Ближайшим аналогом изобретения является способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий обработку исходной целлюлозной суспензии минеральной кислотой при 70-95^оС и рН 1,2-2,5, делигнификацию пероксидом водорода с добавлением гидроксида натрия и силиката натрия при расходе пероксида водорода 0,5-2,5%, гидроксида натрия 0,5-1,2% и силиката натрия 2-5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при рН 9,5-10,5 и последующую промывку массы водой [2].

В качестве минеральной кислоты используют соляную кислоту.

Известный способ не позволяет достигнуть высокую степень отбелки лиственной целлюлозы.

Новым техническим результатом предлагаемого способа является достижение более высокого показателя белизны целлюлозы.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающем обработку исходной целлюлозной суспензии минеральной кислотой при 70-95^оС и рН 1,2-2,5, делигнификацию пероксидом водорода с добавлением гидроксида натрия и силиката натрия при расходе пероксида водорода 0,5-2,5%, гидрооксида натрия 0,5-1,2% и силиката натрия 2-5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при рН 9,5-10,5 и последующую промывку массы водой, перед делигнификацией пероксидом водорода целлюлозную суспензию предварительно обрабатывают щелочным раствором на основе гидрооксида натрия при его расходе 2-4% в ед. NaОН от массы а.с. целлюлозы в течение 1,2-2,0 ч при рН_кон 10-11 с последующей промывкой водой до рН 7-8, при этом процесс ведут при соотношении гидрооксида натрия на стадиях предварительной обработки и делигнификации пероксидом водорода соответственно от 1: 0,5 до 4:0,5. В качестве минеральной кислоты при этом используют свежую серную или свежую соляную кислоту или их смеси с отработанной кислотой, а в качестве щелочного раствора используют гидрооксид натрия или его смесь с отработанным раствором от стадии делигнификации пероксидом водорода. Если в качестве минеральной кислоты на стадии обработки используют смесь свежей кислоты с отработанной, то смесь содержит соответственно каждой составляющей 1:1.

Проведение щелочной обработки после кислотной обработки исходной целлюлозной суспензии с последующей делигнификацией пероксидом водорода неизвестно. Таким образом, изобретение удовлетворяет требованию новизны.

Щелочная обработка лиственной сульфатной целлюлозы (осина+береза) проводится для удаления кислых фенольных компонентов остаточного лигнина и кислых продуктов распада гемицеллюлоз. Эти кислые продукты препятствуют процессу делигнификации пероксидом водорода.

Установлено, что при рН 10± 0,5 - реагент пероксидного раствора Н₂О₂, стабилизированный силикатом, является более эффективным для лиственной СФА целлюлозы. Поэтому для щелочной экстракции всех кислых компонентов лиственной СФА целлюлозы требуется относительно большее количество гидрооксида Nа (не менее 2%).

Таким образом, повышение белизны лиственной сульфатной целлюлозы в результате введения в схему отбелки после кислотной обработки и щелочной обработки с последующей пероксидной делигнификацией обусловлено удалением фрагментов кислотной деструкции лигнина и углеводов, в состав которых входят значительные количества сильнокислых (РК>9) фенольных структур, способных связывать гидрооксид натрия, а также возможно продуктов деструкции полисахаридного комплекса, способных взаимодействовать с пероксидом водорода. В делигнифицирующем пероксидном растворе наличие этих продуктов приводит к уменьшению величины рН. Этот негативный эффект особенно заметен при расходе гидрооксида натрия (2-4% NaОН) на ступени пероксидной делигнификации, поэтому для лиственной целлюлозы оптимальным режимом является следующая последовательность: кислотная обработка - щелочная обработка - пероксидная делигнификация. При этом наилучшие результаты отбелки лиственной сульфатной целлюлозы достигаются при соотношении NaОН на ступени щелочной обработки и пероксидной делигнификации 1:0,5- 4:0,5.

Прирост белизны в предлагаемом способе составляет 2-8% к показателю белизны целлюлозы по прототипу. Соотношение расхода NaОН обусловлено с одной стороны режимом пероксидной делигнификации (величина оптимального рН), а с другой стороны - порогом проявления положительного эффекта - повышение белизны. При расходе NaОН на ступени щелочной обработки менее 2% повышение белизны от введения этой суспензии составляет менее 2%, а при расходе менее 1% NaОН - эффект отсутствует.

Таким образом, предлагаемый способ удовлетворяет требованию "изобретательский уровень".

П р и м е р 1 (по предлагаемому способу). Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы осуществляют следующим образом. Навеску 4,0 г абсолютно сухой лиственной целлюлозы с белизной 26%, дезинтегрируют в воде, отжимают, переносят в колбу и подвергают обработке соляной кислотой при 70^оС в течение 3 ч. При этом расход соляной кислоты составляет 3% от а.с. целлюлозы, рН_нач 1,2, а рН_кон 1,4. Затем массу промывают водой. После этого суспензию целлюлозы обрабатывают щелочным раствором при 80^оС в течение 2 ч. При этом расход NaОН составляет 2% от а.с. целлюлозы, а рН_кон 11,0. После обработки целлюлозу промывают водой на стеклянном фильтре и делигнифицируют перекисью водорода с расходом 2,5% Н₂О₂, 1,0% NaОН, 5% жидкого стекла при 95^оС и рН_нач/рН_кон 9,5, продолжительность процесса 3 ч. Соотношение количества NaОН на стадии щелочения к количеству NaОН, используемому на стадии делигнификации составляет 1:0,5.

После отбелки целлюлозу промывают, достигнутая белизна 76%.

Последующая добелка СlО₂ позволяет достигнуть белизны 89,8%.

Показатели качества отбеленной целлюлозы приведены в таблице.

П р и м е р ы 2-6 осуществляют аналогично примеру 1. Параметры операций способа, а также показатели качества отбеленной целлюлозы приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет повысить белизну целлюлозы. Сравнительные опыты по предлагаемому способу и способу-прототипу проведены в сопоставимых условиях с использованием одинаковой исходной лиственной целлюлозы.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, включающий обработку исходной целлюлозной суспензии минеральной кислотой при 70 - 95^oС и рН 1,2 - 2,5, делигнификацию пероксидом водорода с добавлением гидрооксида натрия и силиката натрия при расходе пероксида водорода 0,5 - 2,5%, гидрооксида натрия 0,5 - 1,2% и силиката натрия 2 - 5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при рН 9,5 - 10,5 и последующую промывку массы водой, отличающийся тем, что перед делигнификацией пероксидом водорода целлюлозную суспензию предварительно обрабатывают щелочным раствором на основе гидрооксида натрия при его расходе 2 - 4% в ед. NaOH от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 1,1 - 2,0 ч при рН_кон 10 - 11 с последующей промывкой водой до рН 7 - 8, при этом процесс ведут при соотношении гидрооксида натрия на стадиях предварительной обработки и делигнификации пероксидом водорода соответственно 1 : 0,5 - 4 : 0,5.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора используют гидрооксид натрия или его смесь с отработанным раствором от стадии делигнификации пероксидом водорода.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют серную или соляную кислоту.

4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что используют свежую минеральную кислоту или ее смесь с отработанной кислотой в соотношении 1 : 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2