Способ получения фибриллированных целлюлозных волокон


 


Владельцы патента RU 2472890:

Мазитов Леонид Асхатович (RU)

Изобретение относится к технологиям получения фибриллированных целлюлозных волокон путем измельчения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве, а также в различных отраслях промышленности в процессах извлечения из воды ионов металлов с применением сорбентов-собирателей, при получении органоминеральных сорбентов и наполнителей. Технический результат заключается в уменьшении тенденции образования гидрозоля, особенно при наличии сорбированных на волокнах частиц соединений металлов, также склонных к образованию гидрозолей. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологиям получения фибриллированных целлюлозных волокон путем измельчения целлюлозы и может быть использовано в целлюлозно-бумажном производстве, а также в различных отраслях промышленности в процессах извлечения из воды ионов металлов с применением сорбентов-собирателей, при получении органоминеральных сорбентов, используемых для очистки сточных вод и газовых выбросов от вредных веществ, а также при получении органоминеральных наполнителей-упрочнителей.

Известно, что измельченные и фибриллированные целлюлозные волокна благодаря своей высокой активности приобретают новые положительные свойства, которые позволяют эффективно использовать их при изготовлении многих видов бумаги, в качестве упрочняющих добавок в различные материалы и т.д. В каждом случае использования фибриллированных целлюлозных волокон выбирают материал с конкретным набором характеристик. Этот набор в значительной мере определяется свойствами целлюлозы, условиями ее измельчения и/или разволокнения, степенью измельчения, аппаратурным оснащением этих процессов.

Однако одна область использования измельченных целлюлозных волокон до сих пор оказалась вне зоны внимания исследователей, технологов, изобретателей. Самое важное в этой области - применение фибриллированных и микрофибриллированных волокон в процессах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов в качестве сорбента-собирателя и флотоагента во флотационных технологиях очистки, в качестве сорбента-собирателя и осадителя - в технологиях очистки осаждением.

Известна технология получения супермикрофибриллированной целлюлозы (US, 6214163, МПК D21C 9/00, D21D 1/36, D21H 27/28, D21H 11/00, D21H 27/30, опубл. 10.04.2001 г.). Ее получают путем пропускания жидкой, предварительно размолотой массы через два или более дефибрера с получением микрофибриллированной массы и дополнительным суперфибриллированием ее в гомогенизаторе, работающем при высоком давлении. Характеристики материала: волокна имеют среднюю длину 0,05-0,1 мм, водоудержание массы из волокон - минимум 350%, количество волокон - не длиннее 0,25 мм не менее 95% от общего числа волокон, отношение длины к диаметру волокна - не менее 50.

Известны также способ и установка для получения микрофибриллированной целлюлозы (ЕР 1538257 МПК D21D 1/30, опубл. 08.06.2005 г.). В способе дисперсию целлюлозы с концентрацией 1-6 мас.% пропускают через дисковый рафинер от 10 до 90 раз. Длительность обработки составляет от 120 минут при 20-кратной до 540 минут при 90-кратной обработке. Температура дисперсии в процессе ее обработки поднимается от 20 до 72°С. В результате получают волокна со средней длиной не более 0,2 мм в одном варианте и до 0,1-0,2 мм - в другом. Величина удержания воды в этих вариантах 10 и 35 мл/г волокна, соответственно.

Не касаясь вопроса традиционного использования таких материалов, например, в производстве бумаги, было проведено сравнение показателей по активности и емкости фибриллированных, микро- и супермикрофибриллированных волокон при их использовании в качестве сорбентов-собирателей при очистке воды от ионов металлов флотированием или осаждением их соединений. Подробное обсуждение результатов не может быть приведено в данном описании, поскольку они напрямую не связаны с предметом изобретения по п.1 формулы. Однако для обозначения недостатков известных материалов и преимуществ предлагаемого материала при очистке воды следует дать краткие выводы из проведенных испытаний. Активность, емкость и эффективность всех трех материалов очень велики, превосходят показатели всех известных сорбентов и практически одинаковы. Однако при уменьшении размера волокон и увеличении водоудержания в массе усиливается тенденция к образованию гидрозоля, особенно при наличии сорбированных на волокнах частиц соединений металлов, также склонных к образованию гидрозолей. Поэтому в процессах обработки флотошлама или осадка, включающих их обезвоживание, обнаруживается разница, более чем существенная, в пользу материала по предлагаемому способу.

Недостатки материалов по известным способам их получения, имеющие отношение к указанной нетрадиционной области их применения, - высокая сложность переработки продуктов очистки воды.

Положительные результаты от использования предлагаемого изобретения - обеспечение возможности эффективной переработки продуктов очистки воды с получением новых материалов.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения фибриллированных целлюлозных волокон путем обработки целлюлозы в размольном аппарате согласно изобретению в качестве целлюлозы берут избыточный скоп из флотоловушки бумагоделательной машины, обработку ведут до степени измельчения, при которой фибриллированные целлюлозные волокна содержат, в расчете на их массу, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 52% с длиной волокон не более 0,6 мм, а водоудержание в массе - не более 4 мл/г волокна. Фибриллированные целлюлозные волокна направляют для использования в качестве сорбента-собирателя в процессах очистки сточных или природных вод от ионов металлов.

Способ осуществляют следующим образом. Сгущенный скоп из флотоловушки бумагоделательной машины с концентрацией 9-11% разбавляют в диспергаторе до концентрации 3% и обрабатывают на ролле в течение 15 минут. Берут пробу дисперсии и анализируют на приборе Каяни FS-100 с расшифровкой данных по длине волокон и массовой доле волокон с разной длиной. Измеряют степень размола в °ШР. Если длина измельченных волокон превышает заданную, их обработку в ролле продолжают до заданной степени измельчения. При измельчении скопа она соответствует степени помола 73-75°ШР.

При получении фибриллированных целлюлозных волокон для указанной цели можно использовать свежую целлюлозу с соответствующим подбором режима ее измельчения. Однако предпочтительнее использовать скоп, поскольку он изначально состоит из мелких и в некоторой степени фибриллированных волокон.

1. Способ получения фибриллированных целлюлозных волокон путем обработки целлюлозы в размольном аппарате, отличающийся тем, что в качестве целлюлозы берут избыточный скоп из флотоловушки бумагоделательной машины, обработку ведут до степени измельчения, при которой фибриллированные целлюлозные волокна содержат в расчете на их массу не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 52% с длиной не более 0,6 мм, а водоудержание в массе не более 4 мл/г волокна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фибриллированные целлюлозные волокна направляют для использования в качестве сорбента-собирателя в процессах очистки сточных или природных вод от ионов металлов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гарнитурам ножевых размалывающих машин и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, а также в других отраслях промышленности при гидромеханической переработке волокносодержащих материалов.

Изобретение относится к пластине рафинера, которая служит для механического размола лигноцеллюлозного материала. .

Рафинер // 2431007
Изобретение относится к целлюлозно-бумажному производству, а именно к рафинеру и режущему сегменту измельчающей поверхности рафинера. .

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при размоле различных волокнистых материалов. .

Изобретение относится к размалывающим гарнитурам дисковых мельниц для размола волокнистых материалов. .

Изобретение относится к механическим рафинерам для обработки лигноцеллюлозных материалов, в частности к способу и системе для замены сегментов пластины рафинера в указанном рафинере

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может найти применение при переработке оборотного брака и макулатуры в производстве газетной бумаги, картона, древесно-волокнистых плит и т.д. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает закрепленные на несущем основании и вращающемся валу ножевые размалывающие диски с равномерно распределенными ножами. Ножи выполнены в форме усеченных секторов со сходящимися в центре дисков боковыми прямолинейными кромками. Режущие скосы ножей выполнены в форме закруглений с радиусом r=(0,6…1,9)·l, где (0,6…1,9) - постоянный коэффициент, а l - средняя длина волокон обрабатываемого материала, м. Технический результат заключается в обеспечении оптимального режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковых мельниц и может найти применение в целлюлозно-бумажной промышленности, а также при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура для дисковой мельницы включает в себя закрепленное на несущем основании металлическое кольцо с равномерно распределенными на его рабочей части прямолинейными ножами, выполненными в форме усеченных круговых секторов. Ширина поперечного сечения межножевых каналов от входа к периферии равномерно увеличивается, глубина уменьшается, а площадь постоянна. Кромки единичных ножей ротора и статора касаются окружности, радиус которой является их эксцентриситетом относительно центра диска, и наклонены в одну сторону под одинаковым ненулевым углом к радиусу произвольной окружности размалывающей кольцевой поверхности диска. Сопряжениям рабочих боковых стенок ножей с основаниями межножевых каналов придана форма вогнутых галтелей, при этом радиус галтели статора больше радиуса галтели ротора. Технический результат заключается в обеспечении режима механического воздействия на волокнистый материал с превалированием касательных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Размалывающая гарнитура включает соосные роторный и статорный диски, рабочие поверхности которых обращены одна к другой и снабжены криволинейными ножевыми выступами, режущие кромки которых выполнены с эксцентриситетом относительно центра диска, а также круговыми и наклонены в одном направлении. Согласно изобретению угол наклона режущих кромок ножей статора на входной окружной кромке дисков больше угла наклона режущих кромок ножей ротора на 7…10°. Изобретение позволяет повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при сопряжении режущих кромок и снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость. 1 ил.

Изобретение относится к системам и способам измельчения хлопьев волокнистых материалов и может использоваться для измельчения пучков волокон в крафт-целлюлозе или бумажных массах и для переработки волокна, а также для измельчения хлопьев в системах переработки бумажного брака. Пластина дефлокулятора предназначена для измельчения волокнистых хлопьев в суспензии волокон. Пластина (402) содержит по меньшей мере одно круглое кольцо, состоящее из множества зубьев (404). По меньшей мере один зубец имеет переднюю поверхность (480), заднюю поверхность (482) и создающую ударную нагрузку боковую поверхность (484). Ударная сила, созданная боковой поверхностью, имеет первый вектор силы, толкающей пульпу в радиальном направлении к центру дефлокулятора, и второй вектор силы, толкающей пульпу в тангенциальном направлении к передней поверхности. Комплект сопрягаемых пластин дефлокулятора содержит роторную и статорную пластины, установленные в дефлокуляторе с зазором 5,0 мм или меньше. Способ изготовления пластины включает формирование и отливку жидкого сплава в форме пластины. Для измельчения волокнистых хлопьев в суспензии волокон пульпу подают в дефлокулятор. Для создания ударной силы роторную пластину вращают в направлении, противоположном статорной пластине. Использование пластин дефлокулятора улучшенной конструкции сопрягаемых поверхностей пластин позволяет более эффективно измельчать волокнистые хлопья. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к размалывающей гарнитуре для дисковой мельницы и может применяться при размоле различных волокнистых материалов. Сущность изобретения: в размалывающей гарнитуре режущие кромки ножевых выступов ротора и статора скрещиваются одновременно в двух точках, из которых вторая точка расположена на периферийной окружной кромке диска. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс размола за счет обеспечения захвата большего количества волокнистого материала при двойном скрещивании режущих кромок ротора и статора, повысить эффективность и качество процесса размола за счет превалирования касательных напряжений и фибриллирующего эффекта, снизить энергозатраты за счет наиболее полного использования механического и гидродинамического силового воздействия на волокнистый материал за один проход через рабочую кольцевую межножевую полость. 1 ил.

Изобретение относится к способу обработки суспензии целлюлозной массы, включающему (i) стадию воздействия на волокна целлюлозы водного раствора марганцевого катализатора переходного металла и пероксида водорода при рН 6-13 и (ii) размол целлюлозы до достижения значения Шоппер-Риглер (SR) 10-90° и переработку полученной массы в бумагу, ткань или картон, причем марганцевый катализатор переходного металла присутствует в концентрации 0,0001-1 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы и пероксид водорода присутствует в концентрации 0,1-100 кг/тонну абсолютно сухой целлюлозы, предварительно готовят марганцевый катализатор переходного металла из моноядерного Mn(II), Mn(III), Mn(IV) или двухъядерного Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV) и лиганда переходного металла формулы (I): где: ; p=3; R независимо выбран из водорода, С1-С6-алкила, СН2СН2ОН, СН2СООН, и пиридин-2-илметила; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из Н, С1-С4-алкила, С1-С4-алкилгидрокси. Изобретение также относится к применению водного раствора указанного марганцевого катализатора для повышения садкости волокон целлюлозы в процессе размола. Оптимизация условий обработки массы катализатором и пероксидом водорода для получения значения садкости (SR) полотна, изготовленного из обработанной массы, такова, что энергия, необходимая для механического перемешивания массы, снижается. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 табл.

Рафинёр // 2574126
Изобретение относится к рафинеру, предназначенному для механического размола материала, в частности древесного, с получением волоконной массы. Рафинер выполнен с по меньшей мере одним размалывающим диском (9) и корпусом (2). В корпусе (2) рафинера имеется тангенциальный выход (3) волокна и устройство управления давлением и выходом волокна. Внутри корпуса (2) установлен откидной клапан (11), который таким образом разделяет смесь пара и волокна, что выгружается только пар, наиболее интенсивно смешанный с волокном. Большая часть свободного от волокна пара остается в рафинере. Рафинер обеспечивает снижение потребления свежего пара и экономию энергии независимо от количества волокна, выходящего из него. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх