Способ отбелки древесной массы

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ («)796281.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 270379 (21) 2742138/29-12 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 150 1.81,Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 1501,81 (51)М. Кл.

D 21 С 9/16

Государственный номнтет

СССР по делам нзобретеннй н отнрытнй (53) УДК 676.1.

023 1 (088 8) (72) Авторы изобретения

Б. В . Ерофеев, Т . В.Мурашкевич, Е.Н. Осми

А.А.Зуйков и В.В.Горошников

,:/pe, ",.

Институт физико-органической химии AH-(71) Заявители и Центральный научно-исследовательский институт бумаги (54) СПОСОБ ОТБЕЛКИ ДРЕВЕСНОЙ МАССИ

Изобретение относится к целлюлоз но-.бумажной промышленности, в частности к .отбелке волокнистых полуфабрикатов< и может найти применение при отбелке древе<.ной массы, полученной дефибрерным, рафинерным, термомеханическим и химико-термомеханическим способами, Известен способ отбелки древесной массы перекисью водорода в щелочной среде, при котором благодаря окислению или гидролизу окрашивающих веществ древесины происходит их обесцвечивание и повышение белизны древесной массы. При перекисной отбелке 15 древесной массы необходимы следующие химикаты: перекись водорода, силикат натрия, едкий натр. Перекись водорода является источником,пероксидных ионов отбеливающих материалов; едкий натр служит для создания щелочной среды; основным назначением силиката натрия является стабилизация отбеливающего раствора, в котором он в качестве буффера поддерживает рН в необходимых пределах. Начальную величину рН при отбелке перекисью водорода поддерживают в пределах 10-12, температуру — порядка 50 С, конценто рацию волокнистой массы — 4-10Ъ.Этот процесс применяется в основном в практике перекисной отбелки (1) °

Недостатком известного способа отбелки древесной массы является эна" чительный расход перекиси водорода в связи с повышенной чувствительностью ее ко всякого рода веществам, окрашивающим древесную массу, в том числе к ионам тяжелых металлов, бактериям, ферментам, способствующим разложению перекиси водорода. Например, ионы тяжелых металлов с древесной массой образуют окрашенные комплексы, вследствие чего снижается эффективность отбелки и увеличивается расход отбеливающего реагента.Кроме того, перекись водорода каталитически разлагается.

Известен также способ отбелки древесной массы, в котором отрицательное действие веществ, способствующих разложению перекиси водорода и, как следствие, ухудшающих эффект отбелки, устраняется в какой-то степени за счет применения пассиваторов (2) .

Недостатками этого способа явля-. ются использование в качестве пасаиваторов хлорсодержащих соединений и их невысокая эффективность.

7962 81

Наиболее близка к предлагаемой перекисная отбелка в присутствии щелочных солей этилендиаминтетрауксусной кислоты. В этом способе отрицательное действие веществ, разлагающих перекись, устраняют за счет применения комплексообразующих агентов, в качестве которых используют водорастворимую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. Обработка массы перекисью водорода в присутствии водорастворимой соли органической кислоты наиболее эффективна и обеспечивает лучшую стабильность белизны (3), Недостатками известного способа являются высокая щелочность среды (рН 11,0-11,5),а следовательно,неоправданный расход гидроокиси натрия, использование в качестве пассиватора водорастворимой соли органической кислоты дорогостоящего дефицитного 20 комплексообраэующего агента — двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) и значительная длительность процесса (1-2 ч) .

Цель изобретения — интенсификация процесса отбелки древесной массы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отбелки древесной массы путем обработки ее перекисью водорода в щелочной среде при температуре 60-700С в присутствии водорастворимой соли органической кислоты в качестве водорастворимой соли органической кислоты используют оксалат натрия,,калия,. аммония или алюминия или смесь указанных солей в количестве 0,1-1,0% от массы абс. сухого волокна и процесс ведут при рН среды 9,5-10,5.

Предлагаемый способ отбелки древесной массы осуществляют следующим об- 40 разом.

Древесную массу, полученную одним из известных способов — дефибрерным, рафинерным, термомеханическим или химико-механическим, загружают в отбельную установку, нагревают до 60—

70ОС, а затем подают в массу химические реагенты, необходимые для отбелки: перекись водорода, силикат натрия и водорастворимую соль щавелевой кислоты. Дчя регулирования щелочности среды до желаемого рН используют едкий натр.

Однако едкий натр быстро потребляется древесной массой, что приводит к резкому падению рй кроме того, едкий натр вызывает потемнение массы, что ведет к потере отбеливающего эффекта. Поэтому предпочтительно дпя поддержания необходимого рН среды во время процесса перекисной от- 60 белки употреблять силикат натрия как источник щелочи, которая постепенно высвобождается во время процесса отбелки, поддерживая рН на желаемом уровне . Соль щавелевой кислоты 65 или смесь солей щавелевой кислоты подают на отбелку совместно с отбеливающей смесью либо перед подачей отбеливающей смеси (перекиси водорода и силикат а н атр ия ) в др еве сную массу.

Концентрацию древесной массы при заданных режимах отбелки поддерживают в пределах 7-10%. Древесную массу в течение 30-40 мин перемешивают.

По истечение времени отбелки массу выгружают, жидкость отжимают и затем массу анализируют с целью определения изменений ее химических и физико- механических свойств. .Пример 1. В емкость объемом

1 л, снабженную мешалкой, загружают

100 г древесной массы влажностью

50%. Емкость помещают в термостат, предварительно нагретый до 60 С, и н а гр е в ают содержимое до з адан ной температуры ° В массу добавляют вод= ную смесь отбеливающих реагеитов: перекись водорода 1 г (2% в пересчете на 100Ъ-ную концентрацию), силикат натрия 2 5 r (5% в пересчете на 100Ъ-ную концентрацию) и 0,05 г (0,1Ъ от массы абс. сухого волокна) щавелевокислого натрия. Концентрация древесной массы 10%, рН 10,0. Массу непрерывно перемешивают и отбелку ведут в течение 40 мин. По окончаниу времени отбелки массу выгружают на фильтр, отбельную жидкость отделяют, рН раствора 7,5. Часть массы анализируют для определения выхода и изменения химического состава, а другую часть используют для изготовления отливок на лабораторном листоотливном аппарате. Отливки испытывают на физико-механические свойства.

Пример 2. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1.

Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 70 С, перекись водорода берут в количестве

0,75 г (1,5% в пересчете на 100%-ную концентрацию), щавелевокислого аммония 0,25 г (0,5Ъ от веса або.сухого волокна) . Концентрация массы 7Ъ, рН 9,8. Отбелку ведут в течение

30 мин. В конце отбелки рН раствора

7.

Пример 3. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1.

Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 65ОС, перекись водорода берут в количестве 0,75 r (1,5Ъ в пересчете на

100%-ную концентрацию), щавелевокислого калия 0,5 г (1,0% от веса абс.сухого волокна). Концентрация массы 9Ъ, рН 10,5. Отбелку ведут в течение 35 мин. В конце отбелки рН раствора 8.

П р, и м е р 4. Процесс ведут аналогично процессу, описанному в

796281 примере 1. Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 65 С, щавелевокислого алюминия берут О; 3 r (0 6% от веса абс.сухого волокна), Концентрация массы 10%, РН 9,5. Отбелку ведут в течение

35 мин. В конце отбелки рН раствора

7.

Пример 5. Процесс отбелки ведут аналогично примеру 1. Изменения .касаются следующих параметров: о температура отбелки 65 С, перекись водорода берут в количестве 1 r (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию), а водорастворимую соль берут в количестве 0,3 г (0,6% от веса абс. су- хого волокна), при этом используют смесь О, 15 г щавелевокислого аммония и О, 15 r щавелевокислбго калия.

Концентрация массы 9%, рН 9,7. Отбелку ведут в течение 35 мин. В конце отбелки РН раствора 7, 1. 20

Пример 6 ° Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично примеру 1. Измененйя касаются следующих параметров: температура отбелки

70 С, перекись водорода берут в коли- 25 честве 1 г (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию), а водорастворимую соль берут в количестве 0,3 г (0,6% от веса абс. сухого волокна), состоящую из смеси щавелевокислого калия и алюминия по 0,15 г.Концентрация массы 10%, РН 9, 8. Отбелку ведут в течение 35 мин. В конце отбелки РН рас твора 7,1

Пример 7 (известный (3)) .

100 г древесной массы влажностью

50% загружают в емкость, которую помещают в термостат, нагретый до

60 С, и выдерживают до тех пор,пока содержимое емкости нагреется до заданной температуры. В массу добавля- 40 ют отбеливающую смесь: гидроокись натрия 0,6 r (1,2%), перекись водорода 1 г (2%), силикат натрия 2 5 г (5%), двунатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,2 г (0,4% от веса абс.сухого волокна) . Бсе реагенты взяты в пер счете на 100%ную концентрацию. Ко дентрация древесной массы 10%, РН 11,5. Отбелку ведут в течение 1,5 ч. В конце отбелки РН раствора 8.

В примерах 8-9 для сравнения даны варианты, когда древесная масса отбеливается перекисью водорода беэ добавления в отбеливающий раствор соли щавелевой кислоты (пример 8) и отбелка древесной массы солью щавелевой кислоты без введения в раствор перекиси водорода (пример 9) .

Пример 8. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично . процессу, описанному в примере,1.

Изменения касаются следующих параметр ров: температура отбелки 65 С, перекись водорода берут в количестве 1 г (2% в пересчете на 100%-ную концентрацию). Водорастворимую соль щавеле вой кислоты не добавляют . Концентрация масоы 10%, РН 9,5. Отбелку ведут в течение 30 мин. В конце отбелки

РН раствора 7.

Пример 9. Процесс отбелки древесной массы ведут аналогично процессу, описанному в примере 1.

Изменения касаются следующих параметров: температура отбелки 65 С, о пеРекись водорода не добавляется, щавелевокислого аммония берут в количестве 0,5 (1,0% от веса абс.сухого волокна) . Концентрация массы

10%, РН 10,5. Отбелку ведут в течение 30 мин. В конце отбелки РН раствора 8.

В таблице приведены данные экспериментов отбелки древесной массы.

796281

О\ Ю с с л р л Г

CO с (ч

ПЗ! IOZ а о л л а

Ф:Р а с

Ю ф о О с с с о Ф о о а

1 r ц> с с о о о сО а с

Ю О 1Ф с о о

Ю

Ю

C) м

1 с!Ф ! л м

I

1 а с ! »

CO о о о сч сч м

М »Ъ М о о о о О CO м м м м о о

Оа СЧ

N cn . м м

О о м с1Ф М М с

-CO В сч п1 (ч

ОЪ Л СЧ

°, с с

aQ л

СЧ П1 Р4 л с

Ю м Ф1Ф 0 ) с с л

Гч (ч ф ф <ч с с с

О1 О\ О\

М СО О

°, с с сч л4 (ч саа Оъ о

Ф- м с с сч <ч

oa caa л

ОЪ

CO аА Оъ Ф-! .с с с

Л» !» со

О\ 01 ОЪ м с с ф лОЪ ОЪ

Ф !Ф \О Ф-! с с »

CO - CO

ОЪ О\ Ch

<Ч с

О\ а о ю

М ОЪ М о м

О Ю а с3Ф м м ФЗФ с

I 1 I

I !

Ф!"

1 u" о и а, ФФ °

Ф! о

1 „1 сч хч

Е

«Ф ч о сч ! v

Ю м с

Ю о (4 х о о

1 о о х ъ и

О

caI м м о с о о. с ! АЪ о

I Е» ! CI

1 сч с л

1 I 1 I I о о о с с с а а а

Ю с

an о о о с а а о о с с

aA aA

Cf о ! Х

v ! (б о о о с с с сч сч сч о а а с с с л л о ю с с сч (ч

Ц Ф

О ! O

ХеФИIcИ

° Î сС а Ф aO e

О N Х (m Х Е

1

1 %

Ф g Я

Х 1 Л Х 4 1

Ф 1 h3 Ф 1 !

Ц 1аа

0l 1 — — - ° — ! Х 1 яс

I I» I IaI g Я !

О !АХИ. ! а ЦФ

îmo

1О аХ

Хцм

I - 1 - °

1 1 1 1 Е

I Ca! Д tk Х с аа! 2 aaI 1 raI

1 Р C4 X Р(Х

Ф °

1 1ч 1

I МХФ цхх

1 Ф I - - - -1

1 фсЮ! Я 1 а цсъ 1

Ф ЧФО

ЦФ! « 1 ! ОХ!15

1 U Х!-Ъ :

° ° ° °

Ф 1 ю ! а v

Ноэоам! д хох Zu

° «Ф «Ф «Ф

1 1 1

Ф ц -х! аКНФХ ж

1mXOaOX5

° °

I 1

1 Х Х ! аош!

I f-aЦ сч !

З

ФФ

1 O„„

1 ! x

«Ф» °

1Х

1 О

1 t!I ф 1

° «Ф °

1 ъ

1О

I 4

I M с!

Ф

Я съ о

1 с4 ! ж !

П ю о !.

М ОЪ Ch CO Ф !Ф CO 1 с Ф с с с с

< ! ГЧ <Ч Л О Л

Л 1 ф а

an м Ю

1 с ! с

C) Ю л

I I 1 I 1 1

796281

Формула изобретения

Составитель А.Лукашевич

Редактор B.Романенко Техред T. Маточка Корректор Н.Стец

Тираж 418 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035> Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 58

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4

Из анализа данных таблицы видно, что предлагаемый способ отбелки древесной массы является более интенсивным, так как позволяет сократить время ведения процесса в 2 раза.

Повышение интенсификации процесса 5 вытекает из того, что на отбелку не требуется гидроокиси натрия и отпадает необходиМость в применении дорогостоящего и дефицитного реагента, каким является соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Интенсификация процесса обеспечивается при сохранении основных качественных показателей отбеленной древесной массы при некотором их

-улучшении в сравнении с известными спос об ами.

Из сравнения опытов 8-9 видно, что только совместное присутствие в отбеливающем растворе перекиси водорода и водорастворимой соли ща- 20 велевой кислоты или смеси солей обеспечивает интенсификацию процесса отбелки. Вероятно, что силикат натрия и соль щавелевой- кислоты образуют

ycòî:" ÷èöóþ коллоидную систему, кото- р рая способствует стабилизации перекисии водорода, де з активиру я кат ализаторы ее распада.

Использование предлагаемого спороба для отбелки древесной массы при более высокой концентрации ее (поряд«а 15-50Ъ) позволяет еще в боль;. зй степени интенсифировать процесс отбелки и получить древесную массу белизной 74-78 Ъ.

Способ отбелки древесной массы путем обработки ее перекисью водорода.в щелочной среде при температуре

60-70 С в присутствии водорастворио мой соли органической кислоты, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса в качестве водорастворимой соли органической кислоты используют оксалат натрия, калия, аммония или алюминия или смесь указанных солей в количестве

0,1-1Ъ массы абсолютно сухого волок- на и процесс ведут при рН среды 9,510,5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Си)Ь Р 2199 376, кл. 162-4 8, 19 40.

2, Пат ент ФРГ Р 9 32762, кл. 55 С 1, 1955.

3. Патент CLIA Р 2740689, кл. 8-111, 1956 (прототип) .