Cómo blanquear el papel higiénico
Entonces, ¿cómo se abre una papelería?
Deslignificación con oxígeno en dos etapas
Se ha demostrado que la deslignificación con oxígeno es un componente indispensable del blanqueo TCF y un componente importante de la mayoría de los procesos de blanqueo ECF. Dado que la selectividad de la deslignificación con oxígeno no es lo suficientemente buena, la tasa de deslignificación con oxígeno de una sola etapa no debe exceder 50, de lo contrario causará una degradación grave de los carbohidratos. Para aumentar la tasa de deslignificación con oxígeno y mejorar la selectividad de la deslignificación, cada vez más fábricas de pulpa utilizan actualmente la deslignificación con oxígeno en dos etapas. La empresa sueca Sunds Defibrators ha propuesto una nueva tecnología para la deslignificación con oxígeno en dos etapas OxyTracTM basada en la cinética de la reacción de deslignificación con oxígeno. La primera etapa utiliza una alta concentración de álcali y concentración de oxígeno (dosis y presión) para lograr una alta tasa de deslignificación, pero la temperatura es más baja y el tiempo de reacción es más corto para evitar la disminución de la viscosidad de la pulpa. En la extracción, la concentración química es menor, la temperatura es mayor y el tiempo es más largo. En abril de 1996, el proceso de deslignificación con oxígeno en dos etapas OxyTracTM puesto en producción en la fábrica de celulosa de SCA Ostrand en Suecia es el siguiente [2]:
La primera etapa: agregar todo el licor blanco oxidado y oxígeno, la concentración de pulpa es 12, temperatura 80~85 ℃, presión de oxígeno 0,8 ~ 1,0 MPa, tiempo de residencia 20 ~ 30 min;
Segunda sección: sin productos químicos añadidos, concentración de lechada 12, temperatura 95 ~ 100 ℃, presión en la parte superior de la torre de reacción 0,3 MPa, tiempo de residencia 60 min.
Evidentemente, el volumen de la torre de reacción en la primera etapa es menor que el de la segunda etapa; y las secciones necesitan calentarse con vapor para alcanzar la temperatura requerida en la segunda etapa. La práctica de producción de esta planta ha demostrado la superioridad de la deslignificación con oxígeno en dos etapas. El número kappa se puede reducir de 20 a 30 para la pulpa sin blanquear a 8,7 a 10,4, y la blancura después del blanqueo ECF alcanza 89 a 90ISO. En comparación con la deslignificación con oxígeno de una sola etapa, la deslignificación con oxígeno de dos etapas tiene una alta tasa de deslignificación (hasta 67-70), buena selectividad de deslignificación, alta resistencia de la pulpa de blanqueo y bajo consumo de productos químicos. Reduce la carga de DQO de las aguas residuales de blanqueo.
2.2 Blanqueamiento con peróxido de hidrógeno a presión y alta temperatura
El peróxido de hidrógeno es uno de los blanqueantes sin cloro más importantes. La deslignificación o el blanqueo con peróxido de hidrógeno generalmente se limita a temperaturas inferiores a 80 °C porque generalmente se cree que el peróxido de hidrógeno se descompone fácilmente a altas temperaturas, lo que da como resultado una reducción en la eficiencia química y la resistencia de la pulpa, lo que genera pérdidas económicas. Sin embargo, el peróxido de hidrógeno es un agente oxidante débil para lograr el blanqueo TCF y lograr una alta blancura, la sección de blanqueo con peróxido de hidrógeno debe fortalecerse, es decir, el blanqueo se lleva a cabo bajo presión (generalmente presión de oxígeno) a una temperatura más alta para mejorar. deshidratación. Capacidad de lignina y acción blanqueante. En la actualidad, muchas fábricas de pulpa utilizan blanqueo con peróxido de hidrógeno presurizado con oxígeno. La sección (PO) combina las ventajas del blanqueo con oxígeno alcalino y el blanqueo con peróxido de hidrógeno, lo que mejora significativamente el efecto de blanqueo. Koukkari et al. [3] utilizaron métodos físico-químicos para estudiar la termodinámica y la cinética de reacción del blanqueo con peróxido de hidrógeno a presión. Los resultados de la investigación muestran que en el rango de 95 a 120°C, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la tasa de consumo de H2O2 y NaOH, disminuye el valor del pH de la pulpa, aumenta la blancura de la pulpa y disminuye el número Kappa; Por el contrario, la pérdida de viscosidad de la pulpa aumenta. A cualquier temperatura constante, a medida que aumenta la presión, la disminución del número Kappa de la pulpa aumenta ligeramente, mientras que la blancura aumenta significativamente. La presurización puede aumentar la solubilidad del oxígeno y mejorar el proceso de transferencia de masa. Cuando la temperatura es superior al punto de ebullición de la fase líquida, se generarán burbujas de vapor en la interfaz líquido-lodo, reduciendo así el coeficiente de transferencia entre las fases líquido-lodo. Aumentar la presión por encima de la presión de vapor correspondiente a esta temperatura puede evitar la formación de burbujas de vapor y mantener un coeficiente de transferencia suficientemente alto entre el líquido y la suspensión. Teóricamente, una mayor presión de oxígeno puede prevenir reacciones secundarias indeseables durante el blanqueo con peróxido de hidrógeno:
La presión puede evitar que el equilibrio químico mencionado anteriormente se desplace hacia la derecha y evitar o reducir la descomposición ineficaz del H2O2, por lo que la presurización puede mejorar la eficiencia blanqueadora del H2O2.
Ingersoll-Rand Company propuso un método de operación de dos pasos [4] que divide la sección de blanqueo con peróxido de hidrógeno en un tubo con presión ascendente y temperatura alta y una torre de flujo descendente con presión y temperatura sub-alta [4], utilizando el tipo de flujo descendente existente en la fábrica. La torre de tratamiento alcalino solo necesita agregar un mezclador y un tubo ascendente, ahorrando inversión y mejorando la eficiencia. El proceso específico es:
El primer paso (nuevo tubo ascendente): presión. (3,5~4,8) ×105Pa, temperatura 105~130℃, tiempo 10~30min;
Segundo paso (torre de flujo descendente existente): presión normal, temperatura 95~98℃, tiempo 60~240min.
La fábrica adopta el proceso de blanqueo A(EOP)(ZQ)(PO) con una sección de proceso (PO) de dos partes basada en pulpa kraft de madera, y la blancura alcanza 90ISO.
2.3 Hidrólisis selectiva del ácido hexenurónico
En las condiciones alcalinas de alta temperatura de la pulpa kraft, el 4-oxo-metil-D en polixilosa-ácido glucurónico se convierte en 4-desoxi- ácido hexeno-(4)urónico. El ácido hexenurónico (en lo sucesivo denominado Hex A) es un ácido urónico con una estructura de seis anillos y dobles enlaces.
El ácido hexenurónico no reacciona en el blanqueo alcalino con oxígeno y peróxido de hidrógeno. Sin embargo, los blanqueadores electrófilos, como el ozono, el dióxido de cloro y los peroxiácidos, reaccionan con los dobles enlaces carbono-carbono del ácido hexenurónico y, por tanto, consumen el blanqueador. El ácido hexenurónico también puede reaccionar con permanganato de potasio, y parte del valor kappa de la pulpa medido con KMnO4 es la contribución del Hex A. Por lo tanto, la presencia de ácido hexenurónico tiene un impacto importante en el número kappa y el rendimiento blanqueador de la pulpa.
Vuorinen et al. descubrieron [5] que Hex A se puede eliminar selectivamente mediante hidrólisis ácida suave con poco efecto sobre el rendimiento y la viscosidad de la pulpa. Cuando el valor del pH es de 3,0 a 3,5, la eliminación de Hex A es más selectiva. Como se muestra en la Figura 2, durante la hidrólisis ácida, el Hex A se convierte principalmente en ácido 2-furoico, ácido fórmico y 5-carboxi-2-furfural.
Figura 2 Formación e hidrólisis del ácido hexenurónico
Tras la hidrólisis selectiva del Hex A, el número Kappa de la pulpa disminuye. Según las estadísticas de los resultados experimentales, el número Kappa de la pulpa de madera dura sometida a deslignificación con oxígeno se reduce de 3 a 6 después de la hidrólisis selectiva, mientras que el de la pulpa de madera blanda se reduce de 1 a 3.
Debido a la existencia de dobles enlaces, los electrones del Hex A no están localizados ni vibrados. Su capacidad quelante de iones metálicos es mucho mayor que la de su predecesor el ácido glucurónico, y es la principal fuente de iones metálicos. en el punto de unión. La hidrólisis selectiva de Hex A puede eliminar eficazmente los iones metálicos de la pulpa y, por lo tanto, puede reemplazar la etapa de tratamiento de quelación (Q) en el proceso de blanqueo.
La hidrólisis selectiva de Hex A tiene un impacto significativo en el blanqueo ECF y TCF posterior, que puede reducir la cantidad de químicos blanqueadores, aumentar la blancura y mejorar la estabilidad de la blancura, pero tiene un impacto en el rendimiento de la pulpa. Es muy leve y tiene poco impacto en la viscosidad. Cuando el contenido de Hex A se reduce en 90, la pérdida de viscosidad de la pulpa es de aproximadamente 50 a 100 dm3/kg. Las tablas 1 y 2 muestran los efectos de la hidrólisis selectiva de Hex A en el blanqueo ECF y TCF respectivamente [6]. Se puede observar que después de la hidrólisis selectiva para eliminar Hex A, se reduce el número Kappa de la pulpa, se reduce la cantidad de agente blanqueador, se mejora la eficiencia del blanqueo y se reduce el valor de amarilleamiento.