FI106852B - Menetelmä puuhartsia sisältävän prosessiveden tai jäteveden puhdistamiseksi - Google Patents

Description

106852

MENETELMÄ PUUHARTSIA SISÄLTÄVÄN PROSESSIVEDEN TAI JÄTEVEDEN PUHDISTAMISEKSI

Tämä keksintö koskee menetelmää puuhartsia sisältävän prosessiveden tai jäteveden puhdistamiseksi lisäämällä suurimolekyyli-painoista polyetyleenioksidia ja vesiliukoista, ionitonta sellu-loosaeetteriä höytälöittäjiksi.

Selluloosaa valmistettaessa massan pesuvaiheessa syntyy prosessivettä ja jätevettä, jotka sisältävät joukon ei-toivottuja aineita ja tuotteita, kuten hartsia, hemiselluloosaa, ligniiniä ja hienoja aineksia. Tällainen prosessivesi ja jätevesi aiheuttavat muun muassa massan sinistymistä sekä korkean hapen kulutuksen sen joutuessa veden vastaanottajaan. On siis jatkuvasti olemassa tarve pystyä niin paljon kuin mahdollista vähentämään näiden aineiden ja tuotteiden pitoisuutta.

On yleisesti tunnettua, esim. kanadalaisesta patentista nro 1,004,782, lisätä suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia ja fenoliformaldehydihartsia selluloosateollisuuden jäteveteen poistamaan näitä ei-toivottuja tuotteita höytälöittämällä. Samanlainen prosessi tunnetaan ruotsalaisesta patenttijulkaisusta 454,507, jossa suurimolekyylipainoisen polyetyleenoiksidin ja fenoliformaldehydihartsin lisäksi lisätään kationista tärkkelys-tai selluloosajohdannaista.

• - On kuitenkin todettu, että on vaikeata saada aikaan puuhartsia sisältävän prosessiveden tai jäteveden tehokasta puhdistusta käyttämättä suurta määrää suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia. On kuitenkin toivottavaa alentaa suurimolekyylipainoisen polyetyleenioksidin määrää, koska sitä on vaikea valmistaa ja koska se sen vuoksi on hyvin kallista, sekä edelleen parantaa runsaasti hartsia sisältävän prosessiveden tai jäteveden puhdis-tusastetta.

Nyt on todettu, että selluloosateollisuudesta peräisin oleva puuhartsipitoinen prosessivesi tai jätevesi voidaan yllättävän tehokkaasti puhdistaa lisäämällä vesiliukoista, ionitonta sellu-loosaeetteriä, edullisesti sellaista, jonka höytälöitymislämpötila on 35-80°C, sekä suurimolekyylipainoista polyetyleenioksi- 2 106852 dia höytälöittäjiksi. Puuhartsin pitoisuus prosessivedessä tai jätevedessä voi vaihdella laajoissa rajoissa. Jopa niinkin alhaisissa pitoisuuksissa kuin 0,1 g/litra vettä saadaan merkittävät vaikutukset, vaikka tämä pitoisuus yleensä on ainakin 0,4 g/litra vettä, mitattuna julkaisussa SE 8403587-2 esitetyllä tavalla. Normaalisti pitoisuus ei ylitä arvoa 50 g/litra vettä. Mekaanisten selluloosamassojen valmistuksesta peräisin olevassa prosessivedessä tai jätevedessä hartsipitoisuus on edullisesti 0,7-2 g/litra vettä, kun taas hartsipitoisuus kemiallisten massojen, kuten sulfiittimassan, valmistuksesta peräisin olevassa prosessivedessä tai jätevedessä on edullisesti 10-20 g/litra vettä. Lisätyn korkeasti polymeroituneen polyetyleenioksidin ja ionittoman selluloosaeetterin määrä tulisi sopivasti mukauttaa ei-toivottujen aineiden ja tuotteiden määrään ja tyyppiin.

Yleensä suurimolekyylipainoisen polyetyleenioksidin määrä on ainakin 1 mg/litra vettä, edullisesti 2-20 mg/litra vettä, ja ionittoman selluloosaeetterin määrä on yleensä ainakin 3 mg/litra vettä, edullisesti 5-30 mg/litra vettä. Korkeasti polymeroituneen polyetyleenioksidin painosuhde ionittomaan selluloosaeet-teriin on yleensä 2ϊ1 - 1:5, edullisesti 1:1 - 1:4.

Keksinnönmukaisella menetelmällä saadaan aikaan erinomainen puhdistuminen, erityisesti kun käsitelty prosessivesi tai jätevesi sisältää huomattavia määriä puuhartsia, esim. yli 10 g/1. Vedessä olevat kiintoaineet, esim. hienokuitujen muodossa olevat, eivät häiritse prosessia. Käsiteltävän prosessiveden tai jäteve-• den pH-arvon tulisi olla alueella 1-9, edullisesti 5-6 kemialli- ' j selle massalle, kuten sulfiittimassalle tai sulfaattimassalle, ja pH 7-9 mekaanisille massoille, kuten CTMP:lle ja TMP:lle. Puhdistustulos on parempi, jos puhdistusprosessissa oleva prosessivesi tai jätevesi on lämpötilaltaan huoneenlämmön yläpuolella, edullisesti 35-70°C.

Suurimolekyylipainoisen polyetyleenioksidin, joka soveltuu kek-sinnönmukaisessa menetelmässä käytettäväksi, tulisi olla mole-kyylipainoltaan yli 500.000, ja edullisimmin yli 2.000.000. Mitään kriittistä ylärajaa ei ole havaittu, ja niinpä hyviä tuloksia on saatu käyttämällä polyetyleenioksidia, jonka molekyyli-paino on noin 6.000.000. Oleellisesti suurempia molekyylipainoja r on osoittautunut vaikeaksi saada, koska valmistuksessa tapahtuu 3 106852 ketjunlyhentymistä. Keksinnönmukainen polyetyleenioksidi on pääasiassa valmistettu oksietyleeniryhmistä, mutta mukana voi myös olla pieni määrä muita ryhmiä, kuten oksipropyleeniä. Muiden kuin oksietyleeniryhmien määrän tulisi vain olla niin korkea, että polyetyleenioksidin on mahdollista olla vesiliukoinen.

Vesiliukoisella, ionittomalla selluloosaeetterillä, jonka liukoisuus on ainakin 1 g/litra vettä 20°C:ssa, on samepiste 35-80°C 1% vesiliuoksessa. Tällaiset selluloosaeetterit voivat sisältää alkyyliryhmiä, kuten metyyli-, etyyli-, propyyli- ja bu-tyyliryhmiä; sekä hydroksialkyyliryhmiä, kuten hydroksietyyli-, hydroksipropyyli- ja hydroksibutyyliryhmiä. Erityisen edullisia selluloosaeettereitä ovat alkyylihydroksialkyyliselluloosa, kuten etyylihydroksietyyliselluloosa, propyylihydroksietyylisellu-loosa, metyylihydroksietyyliselluloosa ja metyylietyylihydrok-sietyyliselluloosa. Muita sopivia selluloosaeettereitä ovat me-tyyliselluloosa ja selluloosaeetterit, joissa on muitakin kuin yhdenlaisia hydroksialkyyliryhmiä, kuten hydroksietyylihydrok-sipropyyli, hydroksietyylihydroksibutyyli, hydroksipropyylihyd-roksibutyyli ja niiden ekvivalentit, jotka sisältävät myös metyyli- ja etyyliryhmiä.

Keksinnössä käytettäessä korkeasti polymeroitunut polyetyleenioksidi ja ioniton selluloosaeetteri liuotetaan sopivasti veteen ja lisätään liuenneessa muodossa prosessiveteen tai jäteveteen. Lisäykset voidaan suorittaa jatkuvana tai erissä. Hyviä , tuloksia saavutetaan, jos lisäykset suoritetaan samanaikaisesti, vaikka on edullista ensin lisätä ioniton selluloosaeetteri ja sitten suurimolekyylipainoinen polyetyleenioksidi. Ero lisäys-aikojen välillä riippuu teknisen laitteen suunnittelusta, mutta on yleensä 4-20 sekuntia. Jos halutaan, voidaan selluloosaeetteri ja suurimolekyylipainoinen polyetyleenioksidi lisätä useammasta kuin yhdestä paikasta. Lisäksi tulisi varmistaa, että mo- ·» lemmat kaksi höytälöittämisainetta ovat sopivasti sekoittuneet. Höytälöityneiden hartsipitoisten tuotteiden erotus suoritetaan edullisesti vaahdotuksella ilman avulla, esim. vaahdotuksella tai mikrovaahdotuksella, jolloin pienet ilmakuplat nostavat höy-tälöityneen materiaalin pintaan. Saatu vaahto poistetaan sitten tavallisella tavalla. On myös mahdollista poistaa höytäleet prosessivedestä tai jätevedestä laskeuttamalla tai suodattamalla.

4 106852

Keksintöä kuvataan nyt edelleen seuraavien esimerkkien avulla. Esimerkki 1

Prosessiveteen (pH 5,0, lämpötila 70°C), joka oli peräisin sul-fiittiselluloosamassasta ja sisälsi 15 g puuhartsia litrassa prosessivettä, lisättiin voimakkaasti sekoittaen selluloosaeet-teriä ja/tai suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia höytä-löittäviksi aineiksi jäljessä olevan taulukon mukaisesti. Kun höytälöittävinä aineina käytettiin sekä selluloosaeetteriä että suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia, polyetyleenioksidi lisättiin noin 10 sekuntia selluloosaeetterin jälkeen. Kun sel-luloosaeetteri ja/tai polyetyleenioksidi oli lisätty, sekoitettiin vain kevyesti, jonka jälkeen seos jätettiin rauhaan 5 minuutiksi, jotta höytälöitynyt materiaali laskeutuisi. Superna-tantista otettiin näytteitä ja analysoitiin niiden sameus turbi-dimetrillä. Alhainen.sameus merkitsee sitä, että kolloidiset ja hiukkasmaiset aineet ovat vähentyneet hyvin. Saatiin seuraavanlaiset tulokset.

Koe Selluloosaeetteri Polyetyleenioksidin Sameus

molekyylipaino NTU

m ppm 5.5 x 106

TyyPP1 2 mg/l ppm 1 - . - 700 f 2 AlJ 10 - 600 3 A 20 - 550 4 B* ' 10 - 600 5 B 20 - 600 6 10 520 7 - - 20 115 8 A 10 10 140 9 A 20 10 60 . 9 B 10 10 300 10 B 20 10 240 A = matalaviskoosinen etyylihydroksietyyliselluloosa, samepiste noin 69°C, viskositeetti noin 1000 cP (1% liuos, lämpötila 20°C) 2 B = metyylihydroksietyyliselluloosa, samepiste noin 70°C.

5 106852

Tulokset osoittavat, että käyttämällä keksinnönmukaisia höytä-löittäviä aineita saadaan erittäin suuri vähentyminen kolloidisten ja hiukkasmaisten aineiden osalta, kun suurimolekyylipai-noista polyetyleenioksidia on lisätty pieni pitoisuus.

Esimerkki 2 Käytettiin samaa menetelmää kuin esimerkissä 1, mutta sillä poikkeuksella, että vesi oli jätevettä, jonka lämpötila oli 35°C ja pH 7,2 ja joka oli peräisin valkaistun CTMP-massan valmistuksesta. Suspendoituneiden aineiden, TSS-GF/A;n, määrä määritettiin pitoisuudessa 870 mg/1 suodattamalla Whatmanin GF/A-merkki-sen suodatinpaperin läpi. Puuhartsin määrä oli 0,9 g/litra vettä. Laskeuttamisen jälkeen supernatantista otettiin näytteet, joista analysoitiin suspendoituneet aineet edelläolevan TSS-GF/A:n mukaisesti. Saatiin seuraavat tulokset.

Koe Selluloosaeetteri Polyetyleenioksidin TSS-GF/A

molekyylipaino m9/l

Tyyppi ppm 5.5 x 10^

Ppm _ 1 A 8 - 500 2 - - 3 220 3 A 8 3 100

Tulokset osoittavat, että keksinnönmukaisella höytälöittävien aineiden yhdistelmällä saadaan yllättävän hyvä puhdistustulos.

_ f Esimerkki 3 * Käytettiin samaa menetelmää kuin esimerkissä 1, mutta sillä poikkeuksella, että puhdistettiin prosessivettä, jonka puuhart-dipitoisuus oli 17 g/1 ja joka oli peräisin sulfiittimassan valmistuksesta. Prosessiveden pH oli 5,6, lämpötila 60°C ja sameus >1000 UTU. Saatiin seuraavat tulokset.

6 106852

Koe Selluloosaeetteri Polyetyleenioksidin Sameus

molekyylipaino NTU

Tyyppi ppm 5.5 x 10^ ppra 1 - >1000 2 10 >1000 3 15 320 4 20 180 5 A 10 - >1000 6 A . 20 - >1000 7 Ci} 10 - >1000 8 A 5 10 430 9 A 10 10 370 10 A 20 10 145 11 C 5 10 >1000 12 C 10 10 440 13 C 20 10 175 l)c = korkeaviskoosinen etyylihydroksietyyliselluloosa, samepiste noin 69°C, viskositeetti 5000 cP (1% liuos, 20°C).

Tulokset osoittavat, että käyttämällä sekä selluloosaeetteriä että suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia on mahdollista saavuttaa erinomainen puhdistuminen suhteellisen alhaisella suu-rimolekyylipainoisen polyetyleenioksidin pitoisuudella..

r Esimerkki 4

Prosessiveteen, jonka pH oli 11,2 ja hartsipitoisuus 490 mg/1 ja joka oli peräisin koivupuumassan valmistuksesta, lisättiin rikkihappoa sen verran, että pH-arvoksi saatiin 7,8. Sitten suoritettiin puhdistusprosessi lämpötilassa 70°C esimerkin 1 mukai- . sesti, ja höytälöittäviksi aineiksi lisättiin etyylihydroksi-• · etyyliselluloosaa C esimerkin 3 mukaan ja/tai polyetyleenioksidia esimerkin 3 mukaan. Puhdistuksen jälkeen sameus määritettiin ja hartsipitoisuus mitattiin julkaisussa SE 8403587-2 esitetyn menetelmän mukaan. Saatiin seuraavat tulokset.

7 106852

Koe Selluloosa- Polyetyleeni- Sameus Hartsi- eetteri oksidi pitoisuus ppm ppm NTU mg/1 10 O 900 490 2 0 2 190 160 3 0 4 60 90 4 0 8 30 70 5 5 0 850 470 6 2 2 55 75 7 4 2 25 60 8 6 2 16 45

Tulokset osoittavat, että keksinnönmukaisella höytälöittävien aineiden yhdistelmällä on hyvin selvä synergistinen vaikutus.

t

Claims (7)

106852

1. Menetelmä puuhartsia sisältävän prosessiveden tai jäteveden puhdistamiseksi lisäämällä suurimolekyylipainoista polyetyleeni-oksidia höytälöittäväksi aineeksi, tunnettu siitä, että polyetyleenioksidin ohella lisätään myös vesiliukoista, ionitonta selluloosaeetteriä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosaeetterin samepiste on 35-80°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että selluloosaeetteri on alkyylihydroksialkyylisel-luloosa.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että selluloosaeetteri on alkyyliselluloosa.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessiveden tai jäteveden puuhartsipitoisuus on ainakin 0,4 g/litra vettä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puuhartsin pitoisuus on 10-20 g/litra vettä.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suurimolekyylipainoista polyetyleenioksidia lisätään 2-20 mg/1 ja ionitonta selluloosaeetteriä 5-30 mg/1. 1 Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessiveden ja jäteveden lämpötila on huoneenlämmön yläpuolella, edullisesti 35-60°C. *« 106852 y