авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Технология отбелки целлюлозы пероксидом водорода и хлоритом натрия

-- [ Страница 2 ] --

В соответствии со степенью провара был снижен расход хлорита натрия на ступени Хт2 до 2 % от абсолютно сухого волокна в ед. акт. Cl (0,8% в ед. ClO2). Результаты отбелки: степень провара беленой целлюлозы 4 п.е., белизна 90,3 %.

Таблица 2 – Изменение основных характеристик сульфатной хвойной целлюлозы в процессе отбелки

Показатели целлюлозы Величины показателей целлюлозы
исходной после отбелки по схемам
Пк-Щ Пк-Щ-Хт1 Пк-Щ-Хт1-ЩП Пк-Щ-Хт1-ЩП-Хт2-К
Степень провара, п.е. 118,0 65,0 18,3 5,6 4,0
Число Каппа 33,6 16,4 5,4 4,3 2,2
Процент делигнификации - 51,6 84,1 87,3 93,5
Выход беленой целлюлозы, % от небеленой - 95,9 93,8 92,7 91,5
Медное число, г Cu/100 г целлюлозы 0,29 0,54 0,58 0,35 0,42
Растворимость в цинкате натрия, % 15,83 17,55 17,80 15,93 16,07
Белизна, % - 41,5 66,3 78,0 87,5
Водоудерживающая способность, % (25 0ШР) 138 144 139 145 140
Разрывная длина, м 11690 10630 9550 9290 9220

Анализ изменений, происходящих с целлюлозой при отбелке по разработанной схеме, показал, что в процессе делигнификации более чем в два раза снижается число Каппа целлюлозы. При этом незначительна ее окислительная деструкция. Умеренное снижение механической прочности целлюлозы в результате отбелки по полной схеме свидетельствует о весьма мягких условиях отбелки (см. рисунок 2).

«Водоудерживающая способность» целлюлозы для изготовления бумаги является очень важным показателем. Из рисунка 3 видно, что водоудерживающая способность целлюлозы, косвенно характеризующая величину удельной поверхности волокон, возрастает на первой ступени отбелки, что, по-видимому, происходит вследствие удаления лигнина. На последующих ступенях отбелки величины ее изменяются в соответствии с изменением рН – несколько снижаются в кислой среде за счет контракции волокон и возрастают на щелочной ступени вследствие их набухания. Соответственно, аналогично изменяется и удельная поверхность волокон.

На рисунке 4 представлены микрофотографии волокон сульфатной хвойной целлюлозы при увеличении 200х, где отчетливо прослеживаются контракция волокон в кислой среде и их набухание – в щелочной.

Фракционный состав целлюлозы по длине волокон в процессе отбелки изменяется незначительно и лишь на ступени пероксидной делигнификации, что выражается в некотором повышении доли мелких волокон (0,2…0,5 мм) и уменьшении доли длинных волокон (3,0…4,5). Доля мелочи в процессе отбелки изменяется также незначительно в соответствии с делигнификацией целлюлозы (определение на установке Fiber Tester).

Мягкое делигнифицирующее и отбеливающее воздействие на целлюлозу принятой схемы отбелки подтвердилось и ИК-спектрами образцов целлюлозы.

В целом, отбелка целлюлозы с числом Каппа 33,6 по ЕCF-схеме Пк-Щ-Хт1-ЩП-Хт2-К при разработанных оптимальных условиях позволяет получить целлюлозу белизной 87,5 % при сохранении показателей механической прочности на уровне, соответствующем требованиям ГОСТ 9571 для беленой целлюлозы марки ХБ-2.

Показана также возможность использования разработанных условий для отбелки сульфатной хвойной целлюлозы различной степени провара. Необходима лишь корректировка расхода отбельного реагента в соответствии со степенью провара исходной целлюлозы.

а б в
г д е

Рисунок 4 – Микрофотографии волокон сульфатной хвойной целлюлозы: а – исходной; б – после Пк; в – после Пк-Щ; г – после Пк-Щ-Хт1; д – после Пк-Щ-Хт1-ЩП; е – после Пк-Щ-Хт1-ЩП-Хт2.

Исследования по отбелке сульфатной лиственной целлюлозы. Разработанная схема отбелки сульфатной хвойной целлюлозы по ECF-технологии была использована в исследованиях по отбелке сульфатной лиственной целлюлозы.

Поставлены два трехфакторных эксперимента по плану Бокса при разработке условий отбелки целлюлозы на ступенях Пк и Хт1. Переменные факторы: расход основного отбельного реагента (Х1), температура процесса (Х2) и продолжительность обработки (Х3). Выходные параметры: на ступени Пк степень провара (у1) и выход (у2); на ступени Хт1 степень провара (у1), выход (у2) и белизна целлюлозы (у3).

Проведена обработка результатов реализации экспериментов, выполнен их статистический анализ, получены карты Парето и графики диагностики отклонения прогноза значений. Построены математические модели, отражающие зависимость изменений выходных параметров от варьируемых факторов (приведены в диссертации).

Математические модели позволили оптимизировать условия обработки целлюлозы на ступенях Пк, Хт1 (таблица 3).

Проведена отбелка сульфатной лиственной целлюлозы по полной схеме Пк-Щ-Хт1-ЩП-Хт2-К. При этом ступень Хт2 проводилась при тех же условиях, что и Хт1, только с меньшим расходом хлорита натрия (1,5 % в ед. активного хлора, или 0,57 % в ед. ClO2); ступени Щ и ЩП – по тем же режимам, что и при отбелке сульфатной хвойной целлюлозы. Результаты отбелки приведены в таблице 4.

Таблица 3 – Результаты оптимизации условий делигнификации (Пк) и отбелки хлоритом натрия (Хт1) сульфатной лиственной целлюлозы

Номер эксперимента – ступень обработки Расходы реагентов, % от а.с.в. Температура, оС Продолжительность, мин.
№ 1 – Пк Н2О2 - 3,42 62 118
№ 2 – Хт1 NaClO2 - 3,4-ед.акт.хлора (1,29-ед. СlО2) 63 148

Для сравнения по разработанной схеме при оптимальных условиях проведена отбелка лиственной целлюлозы, предназначенной для отбелки, производства ЗАО «Интернешнл Пейпер» (степень провара 77 п.е.). В соответствии со степенью провара был снижен расход хлорита натрия на ступенях Хт1 и Хт2 до 2 и 1 % от абсолютно сухого волокна в ед. акт. Cl (0,8 и 0,4 % в ед. ClO2) соответственно. Результаты отбелки: степень провара беленой целлюлозы 4 п.е., белизна 89 %.

Таблица 4 – Изменение основных характеристик сульфатной лиственной целлюлозы в процессе отбелки

Показатели целлюлозы Величины показателей целлюлозы
исходной после отбелки по схемам
Пк-Щ Пк-Щ-Хт1 Пк-Щ-Хт1-ЩП Пк-Щ-Хт1-ЩП-Хт2-К
Степень провара, п.е. 94 58 24,8 18 8
Массовая доля лигнина в целлюлозе, % 3,9 1,7 0,9 0,6 0,3
Выход беленой целлюлозы, % от небеленой - 95,2 94,0 93,2 91,7
Медное число, г Cu/100 г целлюлозы 0,17 0,13 0,13 0,13 0,12
Растворимость в цинкате натрия, % 20,8 19,3 19,6 19,1 18,7
Белизна, % 45,8 ... 80,3 82,5 88,9
Водоудерживающая способность, % (25 0ШР) 122 151 144 147 140
Разрывная длина, м 9520 9070 8850 8670 8470

Отбелкой целлюлозы по предлагаемой технологии получена целлюлоза белизной 88,9 % при невысоких потерях волокна и весьма умеренном снижении показателей механической прочности (см. рисунок 5), что говорит о довольно мягких условиях обработки целлюлозы на всех ступенях отбелки. Соответственно, показатели, характеризующие степень окислительной деструкции целлюлозы (медное число, растворимость в цинкате натрия), несколько снижаются на стадии делигнификации Пк-Щ и на последующих ступенях изменяются незначительно.

Явления набухания и контракции волокон лиственной целлюлозы в зависимости от рН среды при обработке на различных ступенях выражены менее четко, чем для хвойной целлюлозы.

Это показали и микрофотографии волокон целлюлозы после каждой ступени отбелки.

Однако, можно отметить некоторое снижение в кислой среде и повышение на щелочных ступенях водоудерживающей способности целлюлозы. Вероятно, и при отбелке лиственной целлюлозы имеет место незначительное изменение величины удельной поверхности волокон в зависимости от рН среды (см. рисунок 6).

Для лиственной целлюлозы важное значение имеет массовая доля экстрактивных веществ и «вредной» смолы. Доля общей смолы в лиственной сульфатной целлюлозе невелика и в результате отбелки уменьшается на ~ 50 %. Поскольку отбелка целлюлозы проводится с использованием пероксида водорода и щелочи, массовая доля «вредной» смолы также уменьшается вдвое и в беленой целлюлозе остается всего 6,5 мг/100г целлюлозы (см. рисунок 7).

Результаты фракционирования волокон по длине на установке Fiber Tester показали, что на стадии делигнификации Пк-Щ несколько повышается доля волокон с длиной до 1,0 мм, вероятно, за счет снижения доли волокон длиной 1,02,0 мм; на последующих ступенях отбелки фракционный состав волокон практически не изменяется. Это также свидетельствует о весьма мягком делигнифицирующем и отбеливающем воздействии на целлюлозу принятой схемы отбелки.

Данные выводы подтверждаются и ИК-спектрами образцов целлюлозы.

Сравнение результатов отбелки сульфатной хвойной и лиственной целлюлозы по разработанной схеме показало, что оптимальные условия отбелки лиственной целлюлозы на различных ступенях более мягкие, чем хвойной: заметно ниже температура процесса и расход отбельных реагентов. Отмечена возможность организации в обоих случаях единого температурного режима всей схемы отбелки. Динамики изменения качественных показателей хвойной и лиственной целлюлозы в процессе отбелки по разработанной схеме аналогичны.

Разработка ECF-схемы отбелки бисульфитной целлюлозы.

Делигнификация бисульфитной целлюлозы с высоким содержанием лигнина (см. стр. 7) по схеме Пк-Щ связана с высокими расходами пероксида водорода и катализатора. Поэтому на этой стадии отбелки использована обработка гипохлоритом натрия (NaClO) как простой и экономичный способ, позволяющий также снизить смолистость целлюлозы, т.е. полная схема отбелки получила вид Г-Хт1-ЩП-Хт2-К. С целью снижения расхода NaClO делигнификацию проводили только на 30 %.

Поставлено два эксперимента по плану Бокса с целью оптимизации условий обработки целлюлозы на ступенях Хт1и Хт2. Аналогично исследованиям отбелки сульфатной целлюлозы проведена обработка результатов реализации экспериментов, выполнен их статистический анализ и получены математические модели, которые позволили оптимизировать условия обработки целлюлозы на указанных ступенях.

Отбелкой целлюлозы по указанной схеме при оптимальных условиях получена целлюлоза белизной 88,3 % при выходе 90,8 %. При этом 70 % химических потерь целлюлозы приходится на лигнин, что свидетельствует о весьма избирательном воздействии хлорита натрия на компоненты целлюлозы.

Установлена динамика изменения физико-химических и механических свойств целлюлозы в процессе отбелки. Показатели, характеризующие степень окислительной деструкции (медное число и растворимость в цинкате натрия) в процессе отбелки претерпевают некоторые изменения – величины их несколько повышаются на ступенях отбелки хлоритом натрия, а на ступени ЩП – снижаются, вероятно, вследствие растворения продуктов окисления в щелочной среде. Механическая прочность в процессе отбелки, как и в случае с сульфатной целлюлозой, снижается незначительно на всех ступенях отбелки.

Принятая схема отбелки показала себя весьма эффективной с точки зрения обессмоливания целлюлозы как по общей, так и по «вредной» смоле (см. рисунок 8).

Рисунок 8 – Изменение в процессе отбелки бисульфитной целлюлозы смолистости и массовой доли «вредной смолы»



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.