Способ отбелки бисульфитной целлюлозы

Авторы патента:

Ковтун Татьяна Николаевна (RU)

Синяев Константин Андреевич (RU)

Хакимова Фирдавес Харисовна (RU)

Носкова Ольга Алексеевна (RU)

D21C9/10 - отбеливание

Владельцы патента RU 2503764:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам отбелки бисульфитной целлюлозы, и может быть использовано в производстве беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона. Способ включает делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н₂O₂ 1,0-4,0%, H₂SO₄ 0,5-1,0%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин. Добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразоватсля трилона С при расходе Н₂O₂ 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин. Обеспечивается повышение белизны и улучшение механических показателей целлюлозы. 1 табл.

Известен способ отбелки бисульфитной целлюлозы путем последовательной обработки целлюлозной массы хлоритом натрия в количестве 1-2% от массы абсолютно сухой целлюлозы, азотной кислотой при температуре 40-55°С и концентрации массы 5-10%, щелочью при температуре 50-60°С, добелки гинохлоритом и диоксидом хлора (см. авт.св. №1141128, кл. D21C 9/10, опубл. 23.02.85 г.).

Недостатками известного способа являются использование при отбелке гипохлорита, применение которого в процессе отбелки приводит к образованию токсичных и канцерогенных хлорорганичсских соединений, в том числе хлороформа, которые оказывают негативное влияние на жизнедеятельность живых организмов, наносят вред окружающей среде и здоровью человека; невысокие механические показатели беленой целлюлозы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ отбелки бисульфитной целлюлозы, согласно которому делигнификацию целлюлозы проводят в две ступени путем хлорирования в щелочной среде с расходом едкого натра 0,5-4,0%, активного хлора 1-10% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 20-80°С, концентрации массы 5-15% в течение 15-150 мин, а добелку осуществляют - гинохлоритом натрия при температуре 35-50°С, концентрации массы 8-12%, продолжительности 90-180 мин, расходе гипохлорита (в единицах активного хлора) 10-20 кг/т целлюлозы и пероксидом водорода с расходом Н₂О₂ 0,7-1,5%, Na₂SiO₃ 1,5-2,5%, NaOH 0,5-1,0% от массы абсолютно сухого волокна при температуре 60-80°С, продолжительности 120-180 мин и концентрации массы 8-12% (см. авт. свид. №990919, кл. D21C 9/10, опубл. 23.01.1983 г.). Данный способ принят за прототип.

Недостатки известного способа, принятого за прототип, заключаются в следующем. При хлорировании в щелочной среде молекулярный хлор взаимодействует с щелочью с образованием гинохлорита натрия. Использование при отбелке молекулярного хлора и гинохлорита натрия приводят к загрязнению сточных вод токсичными хлорированными органическими соединениями, к числу которых относится также хлороформ, которые оказывают вредное действие на здоровье человека и окружающую среду. Высокий расход активного хлора на отбелку способетвует высокой концентрации токсичных хлорорганических соединений в сточных водах. К недостаткам способа относятся также невысокие показатели механической прочности и белизна целлюлозы.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым решением, -проведение делигнификации целлюлозы; добелка массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода.

Задачей данного изобретения является повышение экологичности, повышение белизны и улучшение механических показателей целлюлозы за счет исключения элементарного хлора и снижения расхода хлорсодержащих реагентов.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе отбелки бисульфитпой целлюлозы, включающем делигнификацию целлюлозы и добелку массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода, делигнификацию проводят нероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-4,0%, H₂SO₄ 0,5-1,0%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором нероксида водорода в присутствии комилексообразователя трилона С при расходе H₂O₂ 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.

Использование для делигнификации целлюлозы нероксида водорода в кислой среде с последующей щелочной обработкой вместо двухступенчатого хлорирования в щелочной среде и замена гипохлорита натрия на хлорит натрия при добелке целлюлозы позволит значительно снизить образование хлорированных органических соединений в сточных водах.

Добелка целлюлозы нероксидом водорода в щелочной среде в присутствии комнлексообразователя трилона С способствует повышению белизну целлюлозы при сохранении ее механических показателей.

Признаки отличительные от прототипа: делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе H₂O₂ 1,0-4,0%, H₂SO₄ 0,5-1,0%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%; затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразователя трилона С при расходе H₂O₂ 1,0-2,5%, NaOH 1,0-2,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.

Предлагаемый способ отбелки бисульфитной целлюлозы осуществляется следующим образом.

Небеленую бисульфитную целлюлозу дезинтсгрируют в воде, отжимают, помещают в отбельную ванну и проводят делигнификацию. Для этого в отбельную ванну добавляют необходимое количество H₂O₂, H₂SO₄, Na₂MoO₄. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде (стадия Пк) проводят при температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%. После завершения делигнификании нероксидом водорода в кислой среде целлюлозную массу промывают водой и проводят щелочную обработку при расходе гидроксида натрия (NaOH) 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы в течение 60-90 мин при температуре 60-70°С. По истечении заданного времени вновь целлюлозную массу промывают водой и проводят отбелку целлюлозы хлоритом натрия в кислой среде при температуре 60-90°С в течение 120-240 мин. Далее массу промывают водой и в отбельную ванну вводят отбельный раствор, состоящий из нероксида водорода, щелочи, силиката натрия и комплексообразователя трилона С, для проведения пероксидной отбелки. Условия пероксидной отбелки: расход Н₂О₂ 1,0-2,5% NaOH 1,0-2,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60-80°С, продолжительность 120-180 мин и концентрация массы 10%.

После отбелки нероксидом 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 отбелки целлюлозную массу промывают водой до нейтральной реакции.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

Небеленую бисульфитную целлюлозу массой 40 г абсолютно сухой целлюлозы жесткостью 125 п.ед., белизной 60% и разрывной длиной 10450 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 70°С и приливали раствор, содержащий H₂O₂ 1,0%, H₂SO₄ 0,5%, Na₂MoO₄ 0,05% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Делигнификацию пероксидом водорода в кислой среде проводили в течение 180 мин. Но окончании заданного времени целлюлозную массу промывали на воронке Бюхнера и помещали в фарфоровый стакан, который обогревали в термостате. При достижении температуры 60°С в массу приливали водный раствор гидроксида натрия (NaOH), расход которого составлял 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы. Щелочную обработку проводили в течение 60 мин. После обработки целлюлозную массу промывали и подвергали отбелке хлоритом натрия с его расходом 0,5% и расходом соляной кислоты 1% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60°С в течение 240 мин.

После отбелки хлоритом натрия целлюлозную массу промывают до нейтральной реакции водой и проводят отбелку нероксидом водорода при следующих условиях: расход H₂O₂ 1,0%, NaOH 1,0%, Na₂SiO₃ 3,0%, трилона С 0,1% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температура 60°С, 180 мин, концентрация массы 10%.

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

Примеры 2-6 осуществляют аналогично примеру 1. Параметры стадии делигнификации пероксидом водорода в кислой среде, ступеней добелки хлоритом натрия и пероксидом водорода бисульфитпой целлюлозы, а также показатели беленой целлюлозы приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что отбелка бисульфитпой целлюлозы по предлагаемой схеме позволяет получить беленую целлюлозу с белизной 87,0-91,0% при сохранении механических показателей и с минимальными химическими потерями.

Таким образом, заявляемый способ отбелки бисульфитной целлюлозы но сравнению с прототипом позволяет:

- повысить белизну целлюлозы;

- получить целлюлозу с высокими показателями механической прочности за счет использования для делигнификации целлюлозы пероксида водорода в кислой среде с последующей щелочной обработкой вместо двухступенчатого хлорирования в щелочной среде и замены гинохлорита натрия на хлорит натрия при добслкс целлюлозы;

- повысить экологичность процесса отбелки за счет снижения расхода активного хлора на отбелку.

Таблица
Условия отбелки целлюлозы по схеме Пк - Щ - Хт - П - К и показатели беленой целлюлозы
Условия отбелки	Номер примера
1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Ступень Пк
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H₂O₂	1	2	4	1	2	4
Na₂MoO₄	0,05	0,2	0,5	0,05	0,2	0,5
H₂SO₄	0,5	0,75	1,0	0,5	0,75	1,0
Температура, °С	70	70	70	98	98	98
Продолжительность, мин	180	180	180	70	70	70
Ступень Хт
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
Na₂ClO₂	0,5	1,0	1,5	0,5	1,0	1,5
HCl	1.0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0
Температура, °С	60	60	60	90	90	90
Продолжительность, мин	240	240	240	120	120	120
Ступень П
Расход, % от массы абсолютно сухой целлюлозы:
H₂O₂.	1,0	1,5	2,5	1,0	1,5	2,5
NaOH	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0
Na₂SiO₃	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
трилон С	0,1	0,3	0,5	0,1	0,3	0,5
Температура, °С	60	60	60	80	80	80
Продолжительность, мин	180	180	180	120	120	120
Показатели беленой целлюлозозы
Выход, % от небеленой целлюлозы	94,2	93,5	92,7	93,1	92,2	90,2
Белизна, %	87,0	87,5	88	89,5	90,0	91,5
Степень провара, н.ед.	10	10	8	6	6	4
Разрывная длина, м	8900	8450	8000	8500	8200	7850
Сопротивление нродавливаиию, кПа	370	350	340	360	330	310

Способ отбелки бисульфитной целлюлозы, включающий делигнификацию целлюлозы и добелку массы хлорсодержащим реагентом и пероксидом водорода, отличающийся тем, что делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия при расходе Н₂O₂ 1,0-4,0%, H₂SO₄ 0,5-1,0%, Na₂MoO₄ 0,05-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 70-98°С в течение 70-180 мин и концентрации массы 10%, затем проводят щелочную обработку при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-70°С в течение 60-90 мин; добелку проводят в две ступени: первую ступень добелки - хлоритом натрия при его расходе 0,5-1,5% и расходе соляной кислоты 1,0-2,0% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-90°С в течение 120-240 мин, вторую ступень - щелочным раствором пероксида водорода в присутствии комплексообразователя трилона С при расходе Н₂O₂ 1,0-2,5 %, NaOH 1,0-2,0 %, Na₂SiO₃, 3,0%, трилона С 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°С в течение 120-180 мин.

Изобретение относится к способу отбеливания целлюлозы после варки лигноцеллюлозного материала с содой и антрахиноном. .

Способ переработки целлюлозосодержащего сырья // 2456394

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения целлюлозы и лигнина из целлюлозосодержащего сырья. .

Способ производства модифицированной целлюлозы для использования в продуктах из бумаги или бумажного полотна, беленая модифицированная сульфатная целлюлоза, бумага или картон // 2454494

Изобретение относится к усовершенствованному способу производства целлюлозы, целлюлозе, произведенной в соответствии с данным способом, и бумажным и картонным изделиям, произведенным из беленой целлюлозы настоящего изобретения.

Способ отбелки сульфатной целлюлозы // 2445415

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано для получения беленой сульфатной целлюлозы из лиственной и хвойной древесины.

Способ облагораживания печатной макулатуры // 2435892

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к переработке печатной макулатуры, преимущественно газетной, и может быть использовано в подготовке макулатурной массы при производстве газетной, оберточной бумаги и картона.

Усовершенствованный способ производства целлюлозы, бумаги и картона // 2424388

Целлюлоза и бумага повышенной яркости // 2418125

Способ отбелки сульфатной целлюлозы // 2413046

Изобретение относится к области целлюлозного производства и может быть использовано для получения беленой целлюлозы путем "мягкой" отбелки (из целлюлозной массы после кислородно-щелочной обработки) без применения молекулярного хлора и при существенном сокращении расхода диоксида хлора.

Улучшенные композиции и способы производства бумаги // 2387751

Лигноцеллюлозные материалы и продукция, изготовленная из них // 2387669

Изобретение относится к получению абсорбирующего материала, используемого в предметах личной гигиены и имеющего повышенные свойства ингибирования бактерий. .

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы // 2523118

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано при производстве лиственной сульфатной беленой целлюлозы для изготовления бумаги и картона. Способ включает стадии делигнификации с последующей щелочной обработкой и добелки хлоритом натрия с последующей щелочной экстракцией с использованием пероксида водорода. Делигнификацию проводят пероксидом водорода в кислой среде в присутствии катализатора молибдата натрия 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 и концентрации массы 10%. Щелочную обработку проводят при расходе NaOH 1,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы при температуре 60-70°C в течение 60-90 мин. Затем проводят добелку 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. Щелочную отбелку пероксидом водорода осуществляют в две ступени в присутствии стабилизатора силиката натрия и комплексообразователя трилона C. Первую ступень отбелки пероксидом водорода проводят при расходе Н2О2 1,0-1,5%, NaOH 1,0-1,5%, Na2SiO3 3,0%, трилона C 0,1-0,5% от массы абсолютно сухой целлюлозы, температуре 60-80°C в течение 150-180 мин. 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. Техническим результатом является повышение белизны целлюлозы при сохранении ее механических показателей, а также экологичности, экономичности процесса отбелки. 1 табл.

Модифицированная целлюлоза из химического крафт-волокна и способы его изготовления и использования // 2549968

Изобретение относится к химической модификации волокна целлюлозы. Способ получения крафт-волокна включает: отбеливание крафт-целлюлозы с использованием многостадийного процесса отбеливания и окисления крафт-целлюлозы во время осуществления одной или большего числа стадией многостадийного процесса отбеливания с использованием перекиси и катализатора в кислой среде. Многостадийный процесс отбеливания включает, по меньшей мере, одну стадию отбеливания, следующую после стадии окисления, и где указанная, по меньшей мере, одна стадия отбеливания, следующая за стадией окисления, не является щелочной стадией отбеливания. Обеспечивается получение крафт-целлюлозы без широкой деградации, улучшение химических свойств. 21 з.п. ф-лы, 2 ил., 28 табл.

Отбеливание субстратов // 2558956

Изобретение относится к отбеливанию субстратов. Описан способ обработки субстрата путем приведения субстрата в контакт с водной средой, содержащей по меньшей мере 1% воды и от 1 до 1500 мМ перекиси водорода для образования среды. Водная среда содержит предварительно полученный катализатор на основе переходного металла. Катализатор представляет собой духъядерный катализатор на основе переходного металла типа Mn(II)Mn(II), Mn(II)Mn(III), Mn(III)Mn(III), Mn(III)Mn(IV) или Mn(IV)Mn(IV). Лиганд катализатора на основе переходного металла представлен формулой (I), где p=3, R независимо выбран из водорода; С1-С6-алкила; причем один из R связан с N из другого Q из другого кольца через этиленовый мостик; R1, R2, R3 и R4 независимо выбраны из: Н и С1-С4-алкила. Среда имеет pH в интервале от 11 до 13. Концентрация катализатора находится в интервале от 0,0001 до 1,5 мкМ. Технический результат - отбеливание субстратов. 23 з.п. ф-лы, 5 табл.

Садкость бумажной продукции // 2573675

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.

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы // 2634586

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.