HU216143B - Eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére - Google Patents
Eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére Download PDFInfo
- Publication number
- HU216143B HU216143B HUP9300246A HU9300246A HU216143B HU 216143 B HU216143 B HU 216143B HU P9300246 A HUP9300246 A HU P9300246A HU 9300246 A HU9300246 A HU 9300246A HU 216143 B HU216143 B HU 216143B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- cellulose
- weight
- lignin
- pulp
- acid
- Prior art date
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 66
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 59
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 27
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 21
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 9
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 7
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 3
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 3
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBAYFEDWGHXMSM-UHFFFAOYSA-N butaneperoxoic acid Chemical compound CCCC(=O)OO LBAYFEDWGHXMSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVGQIQHJMRUCRM-UHFFFAOYSA-L calcium bisulfite Chemical compound [Ca+2].OS([O-])=O.OS([O-])=O LVGQIQHJMRUCRM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000010260 calcium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L peroxysulfate(2-) Chemical compound [O-]OS([O-])(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1005—Pretreatment of the pulp, e.g. degassing the pulp
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Bakery Products And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
A találmány tárgya nyers cellűlóz ligninmentesítésére szőlgálóeljárás, amelynek sőrán (i) első lépésben (ia) a nyers cellűlóztmőnőperkénsav vagy sói és kénsav savas őldatával impregnálják 20 řCalatti hőmérsékleten, 5–90 perc időtartamőn át, a mőnőperkénsavat vagysóit a száraz cellűlózra v natkőztatva 0,3–14 tömeg%, a kénsavat aszáraz cellűlózra vőnatkőztatva 0,4–18 tömeg% kőncentrációbanalkalmazzák; (ib) az (ia) lépésben kapőtt cellűlózt 5–30 tömeg%szárazanyag-tartalmú kőncentrált cellűlózpéppé sűrítik be; (ic) az(ib) besűrítési lépésben nyert savas őldatnak legalább egy részétreciklizálják, majd (ii) másődik lépésben az (i) lépésben nyertimpregnált, besűrített cellűlózpépet pH=9 fölötti lúgős közeggelkezelik 40 řC alatti hőmérsékleten 5–180 percig. ŕ
Description
A találmány tárgya eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére. „Nyers cellulóz” alatt azt a terméket értjük, amely aprított fa vizes szuszpenzióban, autoklávban, magas hőmérsékleten (160-170 °C), különböző vegyszerek, például nátrium-szulfát („nátronpapír” eljárás), nátrium-hidrogén-szulfit, nátrium-hidroxid stb. jelenlétében történő úgynevezett „főzéséből” származik.
A kémiai kezelés alatt a lignin egy részét eltávolítjuk a farostokból (a csökkenés rendszerint 80% és 90% közötti); a nyers cellulóz még tartalmaz, a különböző kiindulási faanyagtípusoktól és a különböző főzési kezelésektől függően, 2 és 10 tömeg% közötti lignint. Ennélfogva további kémiai kezelések, például ligninmentesítés és fehérítés szükséges a nyers cellulózból a maradék lignin eltávolítására és fehérítésére.
A szokványos ligninmentesítési és fehérítési kezelések során klórgázt használnak, amit marónátronos semlegesítés/extrahálás, további hidrogén-peroxidos, marónátronos és szilikátos fehérítés, és hipokloritoldatos végső fehérítés követ. Környezeti okok következtében jelenleg törekednek a klórt más oxidálószerekkel helyettesíteni.
A PAPERI JA PUU - PAPER AND TIMBER, 72, (10) 967-73 (1990) szakirodalmi helyen cellulózpép ligninmentesítésére vonatkozó olyan eljárást ismertetnek, amelyben
i) a cellulózpépet peroxi-monoszulfátot és kénsavat tartalmazó vizes oldattal kezelik szobahőmérsékleten, kívánt időtartamon át, majd ii) a reakciót követően a kezelt pépet szűrik és gondosan mossák. Mivel a mosás során a rostok színe sárgáról barna és világos cserszínű közé változik, a mosott pépet nátrium-hidroxid-oldattal keverik, és 1 órán át 50 °C hőmérsékleten tartják a szín eltávolítására.
A TAPPI, ATLANTA, US, 293-299 (1991) szakirodalmi helyen előklórozott pép nátronlúgos extrahálással való ligninmentesítésének fő reakcióparamétereit ismertetik.
A találmány tárgya közelebbről nyers cellulóz ligninmentesítése monoperkénsav (a továbbiakban AMP) vagy sóinak használatával.
A lignin-cellulózos anyagok kezelésénél AMP-t vagy származékait felhasználó eljárások a 4404061 számú amerikai egyesült államokbeli, az 5004523 számú amerikai egyesült államokbeli és az EP-A-415 149 számú európai szabadalmi leírásokból ismertek.
A 4404061 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom fapép fehérítési eljárására vonatkozik, amelyben a fapépet 2 és 12 közötti pH-tartományban, 40 °C-nál nagyobb hőmérsékleten érintkezésbe hozzák KHSO5-tal (a cellulóz-szárazanyagra vonatkoztatva 0,5-5%-kal). Bár ez az eljárás fehérítés tekintetében jó eredményeket ad, nemkívánatos cellulózlebomlást okoz, ami kedvezőtlenül befolyásolja a cellulóz mechanikai tulajdonságait.
Az 5 004523 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban eljárást ismertetnek nagy lignintartalmú aprított fa vagy hasonló cellulóztartalmú anyagok ligninmentesítésére, amelyben a kezelést savas tartományban (pH=0—1,8) és mintegy 50 °C hőmérsékleten AMP-vei végzik. Ez az eljárás alapvetően „főzési eljárás” a klasszikus eljárások választási lehetőségei közül, amely lehetővé teszi kis lignintartalmú nyers cellulóz előállítását. Az AMP-fogyasztás meglehetősen nagy, az eredeti AMP-mennyiség 33%-a és 71%-a közötti. Az ilyen nagy AMP-fogyasztás valószínűleg a nyers fában jelen lévő, AMP-t lebontó „katalizátorok” jelenlétének tulajdonítható.
Az EP-A-415 149 számú európai szabadalmi leírásban cellulóztartalmú anyagok fehérítésére és ligninmentesítésére vonatkozó eljárást ismertetnek, az eljárás két egymást követő lépésből áll: mosásból, az első lépés a cellulóztartalmú anyag kezelése AMP-vel 1,9 és 9,3 közötti pH-tartományban, a második pedig kezelés oxigéngázzal és/vagy peroxidokkal 100 °C-on. Az AMP-vel, vagy annak sóival való előkezelés hozzájárulhat az oxigénszelektivitás jelentős növekedéséhez az oxidációs lépésben.
A találmány tárgya monoperoxi-kénsavas kezelésen alapuló eljárás lignin-cellulóz-tartalmú anyagok ligninmentesítésére, amely eljárás az ismert eljárásokénál kisebb reagensfogyasztás (különösen kisebb AMP-fogyasztás) mellett lehetővé teszi kitűnő mechanikai tulajdonságokkal rendelkező, ligninmentesített cellulóz előállítását, különösen a ligninmentesített cellulóz szakítási tulajdonságait illetően.
A találmány szerint ezt a célt azzal éljük el, hogy egy előzetes lépésben a nyers cellulózt monoperkénsavnak vagy sóinak vizes oldatával impregnáljuk, és az impregnált cellulózt egy lépésben lúgos közegben, 9nél nagyobb pH-értéken és 40 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten, a cellulózban lévő lignin mennyiségének jelentős csökkenéséhez szükséges ideig kezeljük. A monoperkénsav és lignin között lejátszódó reakció, ami a nyers pép ligninmentesítéséhez vezet, a lúgos lépésben megy végbe, míg a savas impregnálási lépésben a monoperkénsav stabil marad, és nem reagál a nyers pépben lévő lignintartalommal.
Az ismertetett tulajdonságoknak köszönhetően lehetséges olyan cellulózpép előállítása, amely tetszőleges farostőrlés után kitűnő mechanikai tulajdonságokat, és nem őrölt pépre 110-nél nagyobb, őrölt pépre pedig 65nél nagyobb szakítási értéket (UNI/ISO szabványok szerint mérve) mutató termék nyerését teszi lehetővé. Ezek a kitűnő eredmények egyaránt köszönhetőek a savas kezelés két egymás után következő lépésében és a lúgos kezelésben (az utóbbit előnyösen NaOH-dal kivitelezzük) alkalmazott speciális pH-értékeknek, és a mindkét ismertetett lépésben fenntartott alacsony hőmérsékletnek. Ténylegesen megállapítottuk, hogy szemben a tudomány állásával és különösen az 5 004 523 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalomban foglaltakkal, a ligninnek monoperkénsawal való kémiai lebontására a legjobb feltételek a 9-nél nagyobb pH-értékek, előnyösen a 9,5 és 12,5 közötti pH-értékek. így az eljárás előzetes savas lépésének szerepe a monoperkénsav adagolása a rostok megfelelő impregnálásával, és a lignin előkészítése a cellulóz monoperkénsavas feltárásához, a pépben lévő cellulóz és hemicellulóz lebontása és nagy
HU 216 143 Β monoperkénsav-fogyasztási igény nélkül. Az előzetes savas lépést kénsavból (előnyösen mintegy 43 tömeg%) és hidrogén-peroxidból (előnyösen 4,5 tömeg%) készült monoperkénsav-oldatnak (előnyösen mintegy 34 tömeg%) a cellulózszuszpenzióhoz való hozzáadásával kivitelezzük.
A két cellulózkezelési lépés, azaz a savas lépés és a lúgos lépés között az eljárás előnyösen tartalmazza a cellulóz bármilyen közbenső mosás nélküli elválasztását a savas oldattól, abból a célból, hogy 5 és 30% közötti szárazanyag-tartalmú tömény impregnált cellulózpépet kapjunk, valamint az említett elválasztásnál kinyert oldat visszaforgatását a kiindulási keverési lépésbe; a visszaforgatás azért lehetséges, mert az AMP stabil a savas lépésben, és nem reagál a keverékkomponensekkel. Ily módon a monoperkénsav-fogyasztás tovább csökken, a perkénsavoldat-mennyiség a megduzzadt cellulózpép impregnálásához szükséges mennyiségre korlátozódik.
A NaOH-os kezelést megelőző szűrésnek és az AMP-oldat visszaforgatásának köszönhetően - a cellulóz által visszatartott monoperkénsav-oldat pótlása után - az ismertnél jobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkező nyers cellulóz előállítása lehetséges, gazdaságos reagensfogyasztás mellett.
Közelebbről a találmány szerint úgy járunk el, hogy (i) első lépésben (ia) a nyers cellulózt monoperkénsav vagy sói és kénsav savas oldatával impregnáljuk 20 °C alatti hőmérsékleten, 5-90 perc időtartamon át, a monoperkénsavat vagy sóit a száraz cellulózra vonatkoztatva 0,3-14 tömeg%, a kénsavat a száraz cellulózra vonatkoztatva 0,4-18 tömeg% koncentrációban alkalmazzuk;
(ib) az (ia) lépésben kapott cellulózt 5-30 tömeg% szárazanyag-tartalmú koncentrált cellulózpéppé sűrítjük be;
(ic) az (ib) besűrítési lépésben nyert savas oldatnak legalább egy részét reciklizáljuk, majd (ii) második lépésben az (i) lépésben nyert impregnált, besűrített cellulózpépet pH=9 fölötti lúgos közeggel kezeljük 40 °C alatti hőmérsékleten 5-180 percig.
Előnyösen a nyers cellulóz induló keverésénél felhasznált oldat 1,3 tömeg% és 4 tömeg% közötti monoperkénsavat (a cellulóz-szárazanyagra számítva) és 1,7 tömeg% és 5 tömeg% közötti kénsavat tartalmaz.
A monoperkénsavat előnyösen 96%-os H2SO4-nak 60%-os H2O2-dal 2:1 éa 1:1 közötti reagens mólarány mellett, 20 °C alatti hőmérsékleten történő reagáltatásával állítjuk elő. Monoperkénsav helyett, természetesen, használhatjuk annak sóit is ekvivalens moláris koncentrációtartományban.
A (ii) ligninmentesítési lépésben előnyösen pH=9 és
12.5 közötti lúgos közeget, előnyösen NaOH-ot alkalmazunk. A felhasznált NaOH koncentrációja előnyösen
1.5 és 26 tömeg% közötti, még előnyösebben 3 és 8 tömeg% közötti a cellulóz-szárazanyagra számítva.
A találmány szerinti eljárás további előnyeit és jellemzőit a következő példákban mutatjuk be.
1. példa tömeg% szárazanyag-tartalmú és 100 g száraz cellulózt tartalmazó (fenyőfából kalcium-hidrogén-szulfitos kezelés segítségével kapott) kémiai cellulózpéphez hozzáadunk 65,32 g oldatot, amelyet 96 tömeg%-os H2SO4 és 60 tömeg%-os hidrogén-peroxid 1,75:1 mólarányú keverésével készítünk. A szuszpenziót 45 percig homogenizáljuk, a mért pH-érték 1,2.
A cellulózpépet 10 tömeg% szárazanyag-tartalomig szüljük, a megduzzadt cellulózpép AMP-tartalma a száraz cellulóz 4,08 tömeg%-ával egyenlő. A szűrésből származó oldatot visszaforgatjuk a kezdeti keverési lépésbe, a megfelelő AMP-mennyiséget új oldat hozzáadásával állítjuk helyre.
A koncentrált cellulózpépet a száraz cellulóz 8,3%ával egyenlő NaOH-mennyiséggel kezeljük mintegy
10,5 és 11,6 közötti pH-η. A reakció exoterm, az anyag hőmérséklete a kiindulási 16 °C-ról 23 °C-ra emelkedik. A mintegy 90 percig tartó NaOH-os kezelés következményeként a pH 9,5-10 közötti értékűvé válik.
Az ily módon kezelt cellulózpép tulajdonságait az 1. táblázatban mutatjuk be.
Összehasonlítás céljából értékeltük a nyers cellulóz tulajdonságait (ligninmentesítés/fehérítés nélküli), és a következő lépéseken alapuló hagyományos ligninmentesítési kezelés szerint kezelt cellulóz tulajdonságait: 3%os klórgázzal való kezelés, és semlegesítés 1 tömeg%-os NaOH-dal.
A következő, 1. táblázatban ismertetjük a különböző nem bontott cellulózok közötti összehasonlítás értékeit.
1. táblázat
| Nyers cellulóz | Hagyományosan kezelt cellulóz (Cl2+NaOH) | A találmány szerinti kezelés (AMP+NaOH) | |
| Opacitás | 90 | 85 | 83,1 |
| Fehérség | 55 | 50 | 67,2 |
| K | 14,7 | 6 | 5,8 |
| Lignintartalom tömeg% | 2,2 | 0,9 | 0,88 |
A fenti táblázatból látható, hogy a találmány szerinti kezelés (AMP+NaOH) lehetővé teszi, hogy a Cl2+NaOH kezelésen alapuló, hagyományos módon kapható ligninmentesítési fokkal azonos ligninmentesítést kapjunk.
Továbbá értékeltük a ligninmentesített és H2O2-dal fehérített cellulózt a következő körülmények között. Az AMP+NaOH-os kezelési lépés után a cellulózt vízzel mossuk, és betöményítjük mintegy 11 tömeg% szárazanyag-tartalomra, az után 1,5 tömeg%-os H2O2-dal (+1,6 tömeg% NaOH és 0,6 tömeg% nátrium-szilikát - a százalékok száraz cellulózra vonatkoznak) végzett fehérítési kezelésnek vetjük alá. Ebben a lépésben a hőmérséklet mintegy 70 °C és 75 °C közötti, a reakcióidő 75 perc. A kapott cellulózt az után bontási kezelésnek vetjük alá (a bontási fokot az S. R. módszer
HU 216 143 Β szerint mérjük - UNI 7621 szabvány). Az eredményeket a következő, 2. táblázatban mutatjuk be.
2. táblázat
| Hagyományos eljárás | Találmány szerinti eljárás | |
| Bontási fok (S. R.) | 27 | 20 |
| Szakítóhossz (m) | 6784 | 6457 |
| Szakítószilárdság | 46 | 69 |
| Müllen-index | 33 | 38 |
| Opacitás | 68 | 80 |
| Fehérség | 85 | 84,8 |
Ebből a táblázatból nyilvánvaló mind a szakítószilárdság (50%), mind az opacitás értékének növekedése.
Az 1. és 2. táblázatokra éppúgy, mint az ez után következő táblázatokra, amelyek a találmány nélkülözhetetlen részei, a következő definíciók érvényesek:
- Szakítóhossz (méterben kifejezve) az UNI 643 8 szabvány szerint;
- Szakítószilárdság ([MN/m2]/g-ban kifejezve) az
UNI 6444 szabvány szerint mérve;
- Szakítási index (vagy Müllen): a tömegnek megfelelő szakítóerő ([kg/cm2]/[g/m2]-ben mérve) az UNI 6443 szabvány szerint;
- Opacitás (%-ban) az UNI 7624 szabvány szerint mérve;
- Fehérségi fok, vagy röviden „fehérség” (%-ban kifejezve) az UNI 7623 szabvány szerint mérve;
- K: permanganátszám, a T 236 m/60 szabvány szerint meghatározva (a cellulózban lévő ligninmenynyiség jelzője).
2-6. példák
Az 1. példabeli eljárást követve az ott szereplővel azonos típusú kémiai cellulózpépet kezelünk, a megduzzadt cellulóz különböző AMP-koncentrációi mellett (száraz cellulózra), illetve különböző NaOH-mennyiségekkel (mindig száraz cellulózra számítva). A 3. táblázatban ismertetjük a találmány szerinti 2-5. példák eredményeit (cellulóztulajdonságok tekintetében), a 6. összehasonlító példa eredményeivel együtt (ami olyan kezelésre vonatkozik, amely magában foglalja a cellulóz AMP-vel végzett előkezelését, mosását és azt követően marónátronos kezelését). Az említett táblázat vizsgálatából nyilvánvaló, hogy még kis AMP-koncentrációkkal is a nyers cellulóz jelentős ligninmentesítését érhetjük el.
7-10. példák
A találmány szerinti ligninmentesítési eljárás különböző üzemeltetési paraméterei fontosságának kimutatása céljából elvégeztünk néhány kísérletet az 1. példában felhasznált nyers cellulózból kiindulva. Egyszerre csak egy paramétert változtattunk, hogy megvizsgálhassuk a cellulóz végső tulajdonságainak változását. A 4. táblázatban mutatjuk be a H2O2-os fehérítés és savoldatvisszaforgatás nélküli (és ennélfogva a két savas/lúgos lépés között a cellulózpép szűrése/koncentrálása nélküli) ligninmentesítési kezeléseknél kapott eredményeket. Erre a táblázatra a következő definíciók érvényesek:
A: cellulóz tömeg% a szuszpenzióban (állag)
AMP: monoperkénsav tömeg% (száraz cellulózra)
T: kezelési idő (percben) ob: fehérségi fok
Op.: opacitás
LR: szakítóhossz (m)
LZ: szakítószilárdság
M: Müllen-index
A 7. és 8. példák egymással való összehasonlításából, amelyeket a lúgos lépésben a pH változtatásával kivitelezünk, nyilvánvaló, hogy 10 és 11 közötti pH-értéktartományban lehet szakítószilárdság szempontjából a legjobb eredményeket kapni, és kissé nő a fehérségi fok és szakítóhossz a nagyobb pH-értékeken végzett kezelésekből kapott cellulóznál talált értékekhez képest. A 9. és 10. példák összehasonlító vizsgálatának eredménye, hogy a monoperkénsav koncentrációjának változása (5,6 tömeg% és 9,4 tömeg% között) a savas és lúgos lépésben nem módosítja lényegesen a cellulóz tulajdonságait. A lúgos lépésben a cellulóz kezelési idejének növelése (összehasonlítás a 9. és 8. példa között) javulást eredményez mind a cellulóz mechanikai tulajdonságaiban, mind fehérségében; ez az AMP és lignin közötti teljesebb reakció következménye.
11-14. példák
Kísérleteket végeztünk a savas lépés és a lúgos lépés közötti cellulózszűrésre vonatkozóan az elválasztott savoldat recirkuláltatásával. Az eredményeket az 5. táblázatban ismertetjük, ahol A mutatja a savas lépésben a szuszpenzió állagát (a szuszpenzió szárazanyagának tömeg%-ában) és B mutatja az állagot duzzadás (szűrés) után. A többi jelölés jelentése azonos a 4. táblázatbeli értelmezéssel.
A 11. és 12. példa eredményének vizsgálatából nyilvánvaló, hogy a lúgos lépésben a hőmérséklet emelése a cellulóz mechanikai tulajdonságainak romlását eredményezi, amihez a fehérségi fok csekély javulása társul. Ténylegesen a találmány szerinti eljárás legújabb jellemzőinek egyike az előzetesen AMP-vel impregnált cellulóz alacsony hőmérsékleten és lúgos közegben való kezelése.
A 13. és 14. példa összehasonlításából nyilvánvaló a savas lépésben történő AMP-koncentrációnövelés hatása; ennek a növelésnek (alacsony hőmérsékleten) nagyobb fehérségi fok és jobb szakítási tulajdonságok felelnek meg.
A 8. példának (4. táblázat) az 5. táblázatbeli 13. példával való összehasonlítása azt mutatja, hogy - ha az egyéb körülmények azonosak - a lúgos lépésben a koncentrált cellulózpép (szűrés után) kezelésének ilyen módja lehetőséget ad mind a cellulóz fehérségi fokának, mind szakítási tulajdonságainak javítására.
Ligninmentesítési kísérleteket végeztünk 120 tonna/nap papírgyártó-kapacitású ipari üzemben. Az eredmények megerősítették a laboratóriumban kapott eredményeket.
HU 216 143 Β
3. táblázat
| Példa | AMP%(1) | H2SO4%(1) | NaOH%(l) | Opacitás | Fehérség | K | Lignin % |
| 2. | 0,34 | 0,43 | 1,80 | 89,0 | 58,0 | 7,3 | 1,095 |
| 3. | 1,02 | 1,29 | 2,60 | 87,0 | 61,4 | 6,9 | 1,035 |
| 4. | 1,70 | 2,15 | 4,00 | 86,0 | 64,1 | 6,5 | 0,975 |
| 5. | 2,72 | 3,44 | 6,10 | 85,0 | 66,1 | 6,1 | 0,915 |
| 6. | 1,70 | 2,15 | 0,50 | * | 56,0 | 11,4 | 1,71 |
(1): száraz cellulózra *: nem határoztuk meg
A táblázatban szereplő % megjelölések tömeg%-ot jelentenek.
4. táblázat
| SAVAS LÉPÉS | LÚGOS LÉPÉS | A CELLULÓZ TULAJDONSÁGAI | ||||||||||||||
| Példa | A | AMP | Ρ» | t° (°C) | T | AMP | PH kezdeti | PH végső | t° (°C) | T | K | °b | (op.) | LR | LZ | M |
| 7. | 3% | 9,11 | 1,25 | 18 | 45 | 9,11 | 13,3 | 13,2 | 30 | 80 | 6,3 | 71,5 | 79,5 | 4038 | 68,3 | 22,7 |
| 8. | 3% | 9,11 | 1,25 | 18 | 45 | 9,11 | 11,3 | 10,3 | 30 | 80 | 6,3 | 73 | 80,6 | 4531 | 84,2 | 24,7 |
| 9. | 3% | 9,11 | 1,25 | 18 | 45 | 9,11 | 11,3 | 10,5 | 30 | 25 | 9,0 | 62,0 | 89,8 | 6191 | 74,8 | 35,9 |
| 10. | 3% | 5,43 | 1,4 | 18 | 45 | 5,43 | 11,3 | 10,6 | 30 | 25 | 9,9 | 61,5 | 83,6 | 6337 | 75 | 37,3 |
A táblázatban szereplő % megjelölések tömeg%-ot jelentenek.
5. táblázat
| SAVAS LÉPÉS | LÚGOS LÉPÉS | A CELLULÓZ TULAJDONSÁGAI | |||||||||||||||
| Példa | A | AMP | pH | t° (°C) | T | B | AMP | PH kezdeti | PH végső | t° (°C) | T | K | °b | (op.) | LR | LZ | M |
| 11. | 3% | 18,8 | 0,85 | 18 | 45 | 6% | 9,11 | 11,5 | 10,8 | 24 | 45 | 6,5 | 70 | 85 | 4400 | 90 | 24 |
| 12. | 3% | 18,8 | 0,85 | 18 | 45 | 6% | 9,H | 11,5 | 10,8 | 43 | 45 | 4,2 | 74 | 80 | 3800 | 75 | 19 |
| 13. | 3% | 37,6 | 0,6 | 18 | 45 | 12% | 9,11 | 11,5 | 9,6 | 27 | 80 | 6,3 | 75 | 80,9 | 4009 | 98,6 | 21 |
| 14. | 6% | 18,8 | 0,8 | 18 | 45 | 12% | 9,11 | 11,5 | 9,6 | 27 | 80 | 6,4 | 71 | 83,1 | 4100 | 92 | 23 |
A táblázatban szereplő % megjelölések tömeg%-ot jelentenek.
Claims (4)
1. Eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére a nyers cellulóz monoperkénsavval vagy sóival történő kezelésével, azzal jellemezve, hogy (i) első lépésben (ia) a nyers cellulózt monoperkénsav vagy sói és kénsav savas oldatával impregnáljuk 20 °C alatti hőmérsékleten, 5-90 perc időtartamon át, a monoperkénsavat vagy sóit a száraz cellulózra vonatkoztatva 0,3-14 tömeg%, a kénsavat a száraz cellulózra vonatkoztatva 0,4-18 tömeg% koncentrációban alkalmazzuk;
(ib) az (ia) lépésben kapott cellulózt 5-30 tömeg% szárazanyag-tartalmú koncentrált cellulózpéppé sűrítjük be;
(ic) az (ib) besűrítési lépésben nyert savas oldatnak legalább egy részét reciklizáljuk, majd (ii) második lépésben az (i) lépésben nyert impregnált,
45 besűrített cellulózpépet pH=9 fölötti lúgos közeggel kezeljük 40 °C alatti hőmérsékleten 5-180 percig.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a (ii) lépésben 9 és 12,5 közötti pH-jú lúgos közeget alkalmazunk.
50
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az (ii) lépésben lúgként NaOH-oldatot alkalmazunk, a száraz cellulózra vonatkoztatva 1,5 és 26 tömeg% közötti koncentrációban.
4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve,
55 hogy az (ii) lépésben a száraz cellulózra vonatkoztatva 3 és 8 tömeg% közötti NaOH-koncentrációt alkalmazunk.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI920192A IT1258844B (it) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Procedimento per la delignificazione di cellulosa grezza |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9300246D0 HU9300246D0 (en) | 1993-09-28 |
| HUT67451A HUT67451A (en) | 1995-04-28 |
| HU216143B true HU216143B (hu) | 1999-04-28 |
Family
ID=11361763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HUP9300246A HU216143B (hu) | 1992-01-31 | 1993-01-29 | Eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5587049A (hu) |
| EP (1) | EP0553649B1 (hu) |
| JP (1) | JP3325324B2 (hu) |
| AT (1) | ATE143073T1 (hu) |
| CA (1) | CA2088281A1 (hu) |
| CZ (1) | CZ282570B6 (hu) |
| DE (1) | DE69304723T2 (hu) |
| FI (1) | FI111386B (hu) |
| HR (1) | HRP930060B1 (hu) |
| HU (1) | HU216143B (hu) |
| IT (1) | IT1258844B (hu) |
| NO (1) | NO300511B1 (hu) |
| PL (1) | PL181248B1 (hu) |
| SI (1) | SI9300044B (hu) |
| SK (1) | SK281308B6 (hu) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19704054C2 (de) | 1997-02-04 | 2000-08-10 | Stockhausen Chem Fab Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Faserstoffen mit verbesserten Eigenschaften |
| TR200202804T2 (tr) * | 1999-10-15 | 2003-03-21 | Cargill Incorporated | Bitki tohumlarından yapılan fiberler ve kullanımları |
| SE525064C2 (sv) * | 2003-04-17 | 2004-11-23 | Kvaerner Pulping Tech | Metod för impregnering av flis med sur behandlingsvätska i samband med sulfatkokning av cellulosamassa |
| JP4967451B2 (ja) | 2006-05-17 | 2012-07-04 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 漂白パルプの製造方法 |
| JP4997905B2 (ja) * | 2006-10-10 | 2012-08-15 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 印刷用塗被紙の製造方法 |
| CN115044178B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-05-26 | 保定盖尔医疗科技有限公司 | 一种香蒲草长纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4404061A (en) * | 1981-08-17 | 1983-09-13 | International Paper Company | Bleaching of lignocellulosic materials with monopersulfuric acid or its salts |
| US4552616A (en) * | 1982-10-20 | 1985-11-12 | New Fibers International Inc. | Pulping process pretreatment using a lower alkanolamine in the presence of ammonium hydroxide |
| US5004523A (en) * | 1989-03-30 | 1991-04-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Delignification of lignocellulosic materials with monoperoxysulfuric acid |
| FI82079C (fi) * | 1989-04-27 | 1993-05-11 | Poeyry Jaakko & Co Oy | Foerfarande och anordning foer kontinuerlig kokning av cellulosa |
| US5091054A (en) * | 1989-08-18 | 1992-02-25 | Degussa Corporation | Process for bleaching and delignification of lignocellulosic |
| US5118389A (en) * | 1990-07-06 | 1992-06-02 | Ici Canada Inc. | Two-stage peroxide bleaching process using different amounts of peroxide on different portions of mechanical pulp |
-
1992
- 1992-01-31 IT ITMI920192A patent/IT1258844B/it active IP Right Grant
-
1993
- 1993-01-14 AT AT93100468T patent/ATE143073T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-01-14 EP EP93100468A patent/EP0553649B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-14 DE DE69304723T patent/DE69304723T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-28 PL PL93297562A patent/PL181248B1/pl unknown
- 1993-01-28 JP JP01281093A patent/JP3325324B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-28 SI SI9300044A patent/SI9300044B/sl not_active IP Right Cessation
- 1993-01-28 CA CA002088281A patent/CA2088281A1/en not_active Abandoned
- 1993-01-29 NO NO930307A patent/NO300511B1/no not_active IP Right Cessation
- 1993-01-29 CZ CZ93108A patent/CZ282570B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-01-29 HR HRMI92A000192A patent/HRP930060B1/xx not_active IP Right Cessation
- 1993-01-29 FI FI930412A patent/FI111386B/fi not_active IP Right Cessation
- 1993-01-29 HU HUP9300246A patent/HU216143B/hu not_active IP Right Cessation
- 1993-01-29 SK SK47-93A patent/SK281308B6/sk unknown
-
1994
- 1994-04-08 US US08/225,353 patent/US5587049A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITMI920192A0 (it) | 1992-01-31 |
| CA2088281A1 (en) | 1993-08-01 |
| CZ10893A3 (en) | 1994-02-16 |
| JPH05247866A (ja) | 1993-09-24 |
| FI111386B (fi) | 2003-07-15 |
| HRP930060B1 (en) | 1999-06-30 |
| CZ282570B6 (cs) | 1997-08-13 |
| IT1258844B (it) | 1996-02-29 |
| NO930307L (no) | 1993-08-02 |
| SI9300044A (en) | 1993-09-30 |
| EP0553649A1 (en) | 1993-08-04 |
| US5587049A (en) | 1996-12-24 |
| HRP930060A2 (en) | 1994-08-31 |
| PL181248B1 (pl) | 2001-06-29 |
| HU9300246D0 (en) | 1993-09-28 |
| HUT67451A (en) | 1995-04-28 |
| DE69304723T2 (de) | 1997-01-30 |
| SI9300044B (en) | 2001-02-28 |
| ATE143073T1 (de) | 1996-10-15 |
| JP3325324B2 (ja) | 2002-09-17 |
| EP0553649B1 (en) | 1996-09-18 |
| FI930412A0 (fi) | 1993-01-29 |
| SK4793A3 (en) | 1993-09-09 |
| PL297562A1 (en) | 1993-08-23 |
| NO930307D0 (no) | 1993-01-29 |
| DE69304723D1 (de) | 1996-10-24 |
| ITMI920192A1 (it) | 1993-07-31 |
| FI930412A (fi) | 1993-08-01 |
| SK281308B6 (sk) | 2001-02-12 |
| NO300511B1 (no) | 1997-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69019350T2 (de) | Umweltfreundlicheres verfahren zum bleichen von lignocellulosischen materialien. | |
| US5074960A (en) | Lignin removal method using ozone and acetic acid | |
| US3652388A (en) | Bleaching and delignification of partially delignified pulp with a mixture of chlorine and chlorine dioxide | |
| CA1154205A (en) | Brightness improvement of ozone bleached pulps | |
| US5034096A (en) | Process for bleaching and delignifying cellulose-containing products | |
| US5411635A (en) | Ozone/peroxymonosulfate process for delignifying a lignocellulosic material | |
| FI105213B (fi) | Menetelmä valkaistun massan valmistamiseksi lignoselluloosamateriaalista | |
| HU216143B (hu) | Eljárás nyers cellulóz ligninmentesítésére | |
| CN105556030B (zh) | 在镁离子存在下用臭氧处理化学纸浆的方法 | |
| US20120031575A1 (en) | Pulp Bleaching and Alkaline Extraction Method | |
| US8980051B2 (en) | Sulfonation of pulp produced by alkali pulping process | |
| JPS6099086A (ja) | 製紙用化学パルプの漂白方法 | |
| US1809286A (en) | Pulp of high whiteness and strength and process of producing same | |
| US2001268A (en) | Pulp treating process | |
| JP7609171B2 (ja) | 漂白パルプの製造方法 | |
| US5030324A (en) | Sequential bleaching procedure using chlorine and chlorine dioxide in a first chlorination stage of a multistage bleaching process | |
| DE3118384C1 (de) | Verfahren zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon | |
| US1768822A (en) | Method of bleaching | |
| CN114174589B (zh) | 漂白纸浆的制造方法 | |
| CA2258443A1 (en) | Pulp bleaching process including final stage brightening step with salt of peroxymonosulfuric acid | |
| JPH04222286A (ja) | リグノセルロース物質の漂白方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |