Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения лиственной беленой сульфатной целлюлозы, предназначенной для изготовления бумаги и картона. Способ включает стадии делигнификации пероксидом водорода с последующей щелочной обработкой и добелки с использованием пероксида водорода. Делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени, на первой пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 2,5-4,0%, H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 65-85°C в течение 2-2,5 часов и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой NaOH с его расходом 2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 1,5-2 часов в присутствии пероксида водорода с расходом 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Вторую ступень делигнификации пероксидом водорода проводят в щелочной среде при расходе H₂O₂ 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na₂SiO₃ 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов. После ступеней делигнификации массу обрабатывают хелатирующим агентом, в качестве которого используют водный раствор полиаминометиленфосфонатов, при его расходе 0,2-0,4%, HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 50-80 мин при температуре 60-70°C. Затем проводят добелку пероксидом водорода с расходом H₂O₂ 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-85°C в течение 2-3 часов. Техническим результатом является повышение экологичности процесса отбелки лиственной сульфатной целлюлозы при сохранении ее физико-химических и механических свойств. 2 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения лиственной беленой сульфатной целлюлозы, предназначенной для изготовления бумаги и картона.

Известен способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде с последующей щелочной обработкой и добелку хлоритом натрия в две ступени с промежуточной щелочной экстракцией. Делигнификацию проводят при расходе H₂O₂ 1-5%, H₂SO₄ 1,0%, катализатора Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-95°C в течение 2-2,5 часов. Расход хлорита натрия на первой ступени добелки составляет 1,3%, на второй - 0,6% от массы абсолютно сухой целлюлозы (см. патент RU 2445415, кл. B21C 9/10, опубл. 20.03.2012 г.).

Недостатками известного способа являются невысокие значения показателей белизны и механических показателей беленой целлюлозы; использование при добелке на двух ступенях дорогостоящего хлорсодержащего реагента - хлорита натрия, что влечет за собой загрязнение сточных вод и окружающей среды хлорсодержащими соединениями и увеличение стоимости беленой целлюлозы.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, согласно которому делигнификацию целлюлозы проводят пероксидом водорода в кислой среде при расходе H₂O₂ 1,0-3,0%, H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 90-180 мин, а добелку проводят хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 0,5-1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-90°C в течение 100-180 мин с последующей щелочной отбелкой пероксидом водорода в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона С в две ступени, при этом первую ступень отбелки пероксидом водорода осуществляют при расходе H₂O₂ 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 150-180 мин, а вторую ступень - при расходе H₂O₂ 0,9-1,2%, NaOH 0,9-1,2%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона C 0,1-0,3% от массы абсолютно сухой целлюлозы при тех же температурах в течение 100-150 мин. Данный способ принят в качестве прототипа.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, - делигнификация пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 65-85°C в течение 2-2,5 часов и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при температуре 60-70°C; добелка с использованием пероксида водорода.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, является применение при добелке хлорсодержащего реагента.

Задачей изобретения является повышение экологичности процесса отбелки лиственной сульфатной целлюлозы при сохранении ее физико-химических и механических свойств.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающем стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 65-85°C в течение 2-2,5 часов и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при температуре 60-70°С и добелки с использованием пероксида водорода, согласно изобретению делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени, на первой пероксидом водорода в кислой среде при расходе H₂O₂ 2,5-4,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы с последующей щелочной обработкой NaOH с его расходом 2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 1,5-2 часов в присутствии пероксида водорода с расходом 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы и на второй ступени - пероксидом водорода в щелочной среде при расходе H₂O₂ 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na₂SiO₃ 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов, после ступеней делигнификации массу обрабатывают хелатирующим агентом, в качестве которого используют водный раствор полиаминометиленфосфонатов, при его расходе 0,2-0,4%, HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 50-80 мин при температуре 60-70°C, добелку проводят пероксидом водорода с расходом H₂O₂ 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-85°C в течение 2-3 часов.

Признаки, отличительные от прототипа: делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени, на первой ступени пероксидом водорода в кислой среде при расходе H₂O₂ 2,5-4,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы с последующей щелочной обработкой NaOH с его расходом 2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 1,5-2 часов в присутствии пероксида водорода с расходом 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы и на второй ступени - пероксидом водорода в щелочной среде при расходе H₂O₂ 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na₂SiO₃ 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов; после ступеней делигнификации массу обрабатывают хелатирующим агентом, в качестве которого используют водный раствор полиаминометиленфосфонатов, при его расходе 0,2-0,4%, HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 50-80 мин при температуре 60-70°C; добелку проводят пероксидом водорода с расходом H₂O₂ 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-85°C в течение 2-3 часов.

В предлагаемой схеме отбелки целлюлозы делигнификации усилена двумя ступенями делигнификации: пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия (ступень Пк) с последующей щелочной обработкой с добавкой пероксида водорода (ступень ЩП) и пероксидом водорода в щелочной среде (ступень Пд). Ступень ЩП служит как обязательная щелочная обработка целлюлозы после Пк в процессе делигнификации, и как активизирующая обработка целлюлозы перед ступенью делигнификации пероксидом водорода в щелочной среде - Пд.

Предлагаемый способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую лиственную сульфатную целлюлозу дезинтегрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию пероксидом водорода - сначала в кислой среде, затем - в щелочной. Для делигнификации пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) в отбельную ванну добавляют необходимое количество H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄. Ступень Пк проводят при температуре 65-85°C в течение 2,0-2,5 ч и концентрации массы 10%. После завершения делигнификации пероксидом водорода в кислой среде целлюлозную массу промывают водой и проводят щелочную обработку с добавкой пероксида водорода при расходе NaOH 2,0% и H₂O₂ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 120 мин при температуре 60-70°C. По истечении заданного времени целлюлозную массу вновь промывают водой и осуществляют пероксидную делигнификацию в щелочной среде при расходе H₂O₂ 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов. После ступеней делигнификации целлюлозу промывают от щелочного раствора и последовательно проводят обработку массы хелатирующим агентом ПАФ-13А (ступень Q), а затем отбелку массы пероксидом водорода (ступень П) при расходе H₂O₂ 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы.

После добелки пероксидом водорода проводят кисловку массы соляной кислотой с ее расходом 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при комнатной температуре в течение 30-60 мин. После каждой ступени добелки - обработки массы хелатирующим агентом, отбелки пероксидом водорода и кисловки, целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1

Небеленую лиственную сульфатную целлюлозу массой 40 г абсолютно сухого волокна с жесткостью 73 п. ед, белизной 45% и разрывной длиной 9600 м дезинтегрировали в воде, отжимали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревался в термостате для поддержания постоянной температуры. Массу нагревали до температуры 65°С и приливали раствор, содержащий H₂O₂ 4,0%, H₂SO₄ 0,75%, Na₂MoO₄ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 2,5 ч. По окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°C приливали щелочной раствор, содержащий NaOH 2,0% и H₂O₂ 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную обработку проводили в течение 120 мин. Далее целлюлозную массу промывали и подвергали пероксидной делигнификации в щелочной среде. Для этого промытую целлюлозную массу помещали в фарфоровый стакан, нагревали содержимое стакана до 90°C и приливали делигнифицирующий раствор, в состав которого входили H₂O₂ 1,5%, NaOH 2%, Na₂SiO₃ 3,0%, от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию в щелочной среде проводили в течение 2,0 ч.

Затем целлюлозную массу промывали водой и последовательно подвергали сначала обработке хелатирующим реагентом ПАФ-13А, а затем отбелке пероксидом водорода в щелочной среде. Между ступенями обработки массы ПАФ-13А и добелки пероксидом водорода массу промывали водой.

Обработку хелатирующим реагентом проводили при расходе ПАФ-13А 0,2% и HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60°C в течение 80 мин.

Отбелку пероксидом водорода проводили при следующих условиях: расход H₂O₂ 1,2%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7%, от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85°C в течение 2,0 ч.

После завершения ступени отбелки пероксидом водорода массу промывали водой и подвергали кисловке, которую проводили соляной кислотой. Условия кисловки: расход соляной кислоты 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, комнатная температура, продолжительность 30-60 мин. После проведения кисловки целлюлозную массу вновь промывали водой до нейтральной реакции.

Примеры 2-9 осуществляют аналогично примеру 1. Условия обработки целлюлозы на каждой стадии отбелки и показатели беленой целлюлозы приведены в таблицах 1 и 2.

Из данных таблицы 2 видно, что отбелка лиственной сульфатной целлюлозы по предлагаемой схеме с применением только одного окисляющего реагента - пероксида водорода - позволяет получить беленую целлюлозу с белизной 86,1-91,0%. Мягкое окислительное действие применяемого на всех ступенях отбелки пероксида водорода обеспечивает сохранение механических показателей целлюлозы при нормальной делигнификации и умеренных потерях волокна.

Заявляемый способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы по сравнению с прототипом позволяет получить беленую целлюлозу по экологически наиболее безопасной технологии без использования хлорсодержащих соединений с применением в качестве отбеливающего реагента только пероксида водорода, что позволит исключить образование в сточных водах и готовой продукции токсичных хлорсодержащих соединений.

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, включающий стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂SO₄ 0,5-1,5%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 65-85°C в течение 2-2,5 часов и концентрации массы 10% с последующей щелочной обработкой при температуре 60-70°C, и добелки с использованием пероксида водорода, отличающийся тем, что делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени, на первой пероксидом водорода в кислой среде при расходе H₂O₂ 2,5-4,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы с последующей щелочной обработкой NaOH с его расходом 2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 1,5-2 часов в присутствии пероксида водорода с расходом 0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы и на второй ступени - пероксидом водорода в щелочной среде при расходе H₂O₂ 1,5-2,5%, NaOH 2,0%, Na₂SiO₃ 3,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 85-90°C в течение 2-3 часов, после ступеней делигнификации массу обрабатывают хелатирующим агентом, в качестве которого используют водный раствор полиаминометиленфосфонатов, при его расходе 0,2-0,4%, HCl 1,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 50-80 мин при температуре 60-70°C, добелку проводят пероксидом водорода с расходом H₂O₂ 1,2-2,0%, NaOH 0,7%, Na₂SiO₃ 1,7% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 75-85°C в течение 2-3 часов.