RU2040617C1

RU2040617C1 - Method for bleaching of cellulose

Info

Publication number: RU2040617C1
Application number: RU93015139A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Заказов; А.Ф. Гоготов; А.Д. Сергеев; Т.И. Маковская; Г.Г. Ефремова; В.А. Бабкин
Original assignee: Иркутский институт органической химии СО РАН (Отдел химии древесины)
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: bleaching of cellulose. SUBSTANCE: cellulose is bleached with hydrogen peroxide in alkali medium and organic additive is used in form of orthophenanthroline in the amount of 0.01-1.0% of mass of absolutely dry fibers. Then, cellulose is subjected to alkali treatment and acid treatment souring. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии отбелки целлюлозы и может быть использовано в производстве волокнистых материалов различного назначения. The invention relates to cellulose bleaching technology and can be used in the production of fibrous materials for various purposes.

Известны способы отбелки целлюлозы путем многоступенчатой обработки небеленой волокнистой массы хлором, щелочью, гипохлоритом, диоксидом хлора, щелочью, снова диоксидом хлора и кисловки [1] Недостатком указанных способов является многостадийность процесса отбелки и использование токсичных хлорсодержащих реагентов. Known methods of bleaching cellulose by multi-stage processing of unbleached pulp with chlorine, alkali, hypochlorite, chlorine dioxide, alkali, again chlorine dioxide and acid [1] The disadvantage of these methods is the multi-stage bleaching process and the use of toxic chlorine-containing reagents.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ отбелки лигноцеллюлозного материала, заключающийся в обработке целлюлозы кислородом и пероксидами в присутствии циклических кетосоединений и/или аминов в щелочной среде [2]
Однако применение газообразного кислорода при отбелке требует специального оборудования для создания достаточной концентрации отбеливающего реагента в реакционной смеси. Кроме того, использование кислорода наиболее эффективно при температурах выше 100^оС.Closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a method of bleaching lignocellulosic material, which consists in treating cellulose with oxygen and peroxides in the presence of cyclic keto compounds and / or amines in an alkaline environment [2]
However, the use of gaseous oxygen in bleaching requires special equipment to create a sufficient concentration of bleaching reagent in the reaction mixture. In addition, the use of oxygen is most effective at temperatures above 100 ^about C.

Цель изобретения упрощение процесса отбелки, повышение белизны волокнистого материала. The purpose of the invention is to simplify the bleaching process, increasing the whiteness of the fibrous material.

Эта задача решается путем отбелки целлюлозных материалов пероксидом водорода в щелочной среде при 60-90^оС в присутствии органической добавки каталитического типа, в качестве которой используют орто-фенантролин в качестве 0,01-1% от массы абсолютно сухого (а. с.) волокна.This object is achieved by the bleaching of cellulosic materials with hydrogen peroxide under alkaline conditions at 60-90 ^C in the presence of an organic type additive catalyst, which is used as ortho-phenanthroline as 0.01-1% by weight of oven-dry (a. S.) fiber.

Применение добавки орто-фенантролина позволяет исключить применение газообразного кислорода и в то же время достичь одинаковых показателей белизны при меньших временах пероксидной отбелки, проводить процесс при более низкой температуре и при более низкой температуре и при более низком расходе пероксида водорода, чем без добавки, что говорит о повышении эффективности отбелки. The use of the ortho-phenanthroline additive eliminates the use of gaseous oxygen and at the same time achieves the same whiteness with shorter peroxide bleaching times, conducts the process at a lower temperature and at a lower temperature and at a lower consumption of hydrogen peroxide than without the additive, which says about improving bleaching efficiency.

Согласно предлагаемому способу отбелке подвергают небеленую сульфатную целлюлозу лиственных пород древесины жесткостью 16 ед. Каппа (белизна 35%). Готовят целлюлозную суспензию концентрацией 10% в растворе, содержащем 2-6% пероксида водорода (от массы а. с. волокна), едкий натр в количестве 2-3% от массы волокна (pH 10.5-11.5) и навеску предлагаемой добавки орто-фенатролина (0,01-1% ). Параллельно проводят контрольный опыт без предлагаемой добавки. Суспензию хорошо перемешивают и помещают в термостат, где выдерживают при 60-90^оС в течение 15-240 мин. Затем проводят щелочение массы в течение 5-10 мин, раствором NaOH (pH 12) и кисловку раствором SO₂ (pH 3-5) в течение 5-10 мин, после чего волокнистую массу промывают водой и готовят стандартные отливки для определения белизны на лейкометре по ГОСТ 7690-66.According to the proposed method, bleaching is subjected to unbleached sulphate pulp of hardwood 16 hardness. Kappa (35% whiteness). Prepare a cellulose suspension with a concentration of 10% in a solution containing 2-6% hydrogen peroxide (by weight of a.s. fiber), caustic soda in an amount of 2-3% by weight of fiber (pH 10.5-11.5) and a weighed portion of the proposed ortho-phenatrolin additive (0.01-1%). In parallel, conduct a control experiment without the proposed additives. The suspension was mixed well and placed in an incubator where maintained at 60-90 ^{° C} for 15-240 min. Then the mass is alkalized for 5-10 minutes, with NaOH solution (pH 12) and acidified with SO ₂ solution (pH 3-5) for 5-10 minutes, after which the pulp is washed with water and standard castings are prepared to determine the brightness on the leukometer according to GOST 7690-66.

П р и м е р 1. 1 г. а. с. небеленой целлюлозы заливают 10 мл щелочного раствора пероксида водорода, содержащим 2% пероксида водорода, 3% едкого натра и 0,5% орто-фенантролина. Массу хорошо перемешивают, помещают в термостат, нагретый до 85^оС, и выдерживают в течение 60 мин. По окончании отбелки массу подвергают щелочению, затем кисловке и промывают водой, после чего готовят стандартную отливку для определения белизны. Показатель белизны образца беленой таким образом целлюлозы 64.0% Параллельно проводят контрольный опыт без добавки орто-фенантролина. Белизна контрольного образца 61.5%
П р и м е р 2. Порядок ведения процесса отбелки целлюлозы тот же, что и в примере 1. Отличия состоят в следующем: расход пероксида водорода 4% к массе а. с. целлюлозы, орто-фенантролина 0,01% температура процесса отбелки 75^оС, время отбелки 120 мин. Белизна образца cоcтавляет 67,5% контрольный образец имеет белизну 66.5%
П р и м е р ы 3-27. Порядок ведения процесса отбелки целлюлозы тот же, что и в примере 1. Отличия, состоящие в различных температурных условиях, продолжительности отбелки, концентрациях реагентов, в расходе добавки (как предлагаемой, так и известной по прототипу), представлены в таблице.PRI me R 1. 1 a. from. unbleached pulp is poured with 10 ml of an alkaline solution of hydrogen peroxide containing 2% hydrogen peroxide, 3% sodium hydroxide and 0.5% ortho-phenanthroline. The mass is mixed well, placed in a thermostat heated to 85 ^about C, and kept for 60 minutes. At the end of bleaching, the mass is alkalized, then acidified and washed with water, after which a standard cast is prepared to determine whiteness. The whiteness value of a sample of bleached cellulose in this way is 64.0%. In parallel, a control experiment is carried out without the addition of ortho-phenanthroline. Control White 61.5%
PRI me R 2. The procedure for conducting the process of bleaching cellulose is the same as in example 1. The differences are as follows: consumption of hydrogen peroxide 4% by weight a. from. cellulose, ortho-phenanthroline, 0.01% Temperature 75 ^{° C} the bleaching process, the bleaching time 120 minutes. The whiteness of the sample is 67.5%; the control sample has a whiteness of 66.5%
PRI me R s 3-27. The procedure for conducting the process of bleaching cellulose is the same as in example 1. The differences consisting in different temperature conditions, duration of bleaching, concentrations of reagents, in the consumption of additives (both proposed and known by the prototype) are presented in the table.

Результаты отбелки показывают, что добавка орто-фенантролина обладает выраженным каталитическим действием на процесс пероксидной отбелки. Анализ результатов, проведенных в таблице, показывает, что одинаковых показателей белизны волокнистого материала можно достичь в контрольных экспериментах, т. е. без предлагаемой добавки, варьируя время и температуру процесса отбелки, концентрацию белящего реагента (примеры 5 и 11, 8 и 14, 9 и 15). The bleaching results show that the addition of ortho-phenanthroline has a pronounced catalytic effect on the peroxide bleaching process. Analysis of the results carried out in the table shows that the same whiteness of the fibrous material can be achieved in control experiments, i.e., without the proposed additive, by varying the time and temperature of the bleaching process, the concentration of the whitening reagent (examples 5 and 11, 8 and 14, 9 and 15).

Применение добавки орто-фенантролина позволяет сократить время отбелки, снизить температуру процесса или расход пероксида водорода (примеры 5 и 7, 5 и 12, 13 и 15), повысить показатели белизны целлюлозы при одинаковых с контролем параметрах процесса. The use of ortho-phenanthroline additive allows to reduce bleaching time, reduce the process temperature or the consumption of hydrogen peroxide (examples 5 and 7, 5 and 12, 13 and 15), increase the pulp whiteness with the same process parameters.

Приведенные в таблице результаты по влиянию расхода добавки на белизну волокнистого материала (примеры 2, 17-24, 27) показывают, что оптимальным является расход орто-фенантролина 0,05-0,1% к массе а. с. волокна. Дальнейшее увеличение расхода добавки до 1.0% несколько снижает белизну образца, придавая ей немного красноватый оттенок (с 72.5 до 69.0% при 60^оС, с 78.5 до 75.5% при 90^оС).The results presented in the table on the effect of the consumption of the additive on the whiteness of the fibrous material (examples 2, 17-24, 27) show that the consumption of ortho-phenanthroline 0.05-0.1% by weight a is optimal. from. fiber. A further increase in flow additive and 1.0% somewhat reduces the whiteness of the sample, giving it a slightly reddish tint (with 72.5 to 69.0% at ⁶⁰ ° C, with 78.5 to 75.5% at ⁹⁰ ° C).

Сравнение действия добавок: антрахинона (по прототипу) и орто-фенантролина (предлагаемый) показывает (примеры 26 и 27), что при одинаковых условиях предлагаемая добавка действует более эффективно. Comparison of the action of additives: anthraquinone (prototype) and ortho-phenanthroline (proposed) shows (examples 26 and 27) that under the same conditions, the proposed additive is more effective.

Таким образом, применение предлагаемого способа отбелки позволяет упростить аппаратурно процесс отбелки, повысить эффективность процесса и белизну волокнистого материала. Thus, the application of the proposed method of bleaching allows you to simplify the hardware bleaching process, increase the efficiency of the process and the whiteness of the fibrous material.

Claims

METHOD FOR BELLING CELLULOSE by treating it with hydrogen peroxide in an alkaline medium in the presence of an organic additive followed by alkaline treatment and acidification, characterized in that ortho-phenanthroline is used as an organic additive in an amount of 0.01 to 1.0% by weight of absolutely dry fiber.