Популярные услуги

Главная » Лекции » Химия » Технология бумаги » Отбелка хлопковой целлюлозы

Отбелка хлопковой целлюлозы

2021-03-09СтудИзба

2.2. Отбелка хлопковой целлюлозы

Хлопковая целлюлоза после варки приобретает серый цвет с различными оттенками.

Для отбелки с малой концентрацией массы и большим модулем (гипохлоритная отбелка) применяют различные аппараты.

Наиболее простым аппаратом является железобетонный отбельник с лопастной железной мешалкой. Для защиты от коррозии отбельник выложен кислотоупорной плиткой или листовым свинцом. Такие отбельники просты по конструкции и обеспечивают равномерность отбелки, однако имеют большие размеры, что увеличивает габаритные размеры здания и требуют больших удельных расходов воды и химикатов.

Другой конструкцией такого аппарата является отбельный ролл. Часто в целях экономии площади помещения два ролла соединяют. весьма часто такой ролл имеет водоотливной барабан, представляющий собой цилиндр с сетчатой боковой поверхностью, через которую внутрь барабана входит вода  и удаляется через полую ось его.

Иногда в производстве используют железобетонные отбельные чаны, футерованные кислотоупорным кирпичом.

После окончания процесса отбелки отработанные раствор гипохлорита  натрия перекачивают в сборник для укрепления раствора, а целлюлозу дважды промывают водой и проводят кисловку серной кислотой (т.к. целлюлоза содержит остаточное количество отбельных реагентов и имеет повышенное содержание золы), предварительно залив целлюлозу холодной водой. После кисловки целлюлозу тщательно промывают холодной водой.

Недостатками всех таких аппаратов является периодичность процесса, большой расход электроэнергии, расходуемой на перемешивание, большие площади для аппаратуры и низкая производительность.

Однако отбелка хлорсодержащими реагентами до сих пор применяется. Так, например, на заводе в г. Ламберти (США) для производства банкнотной бумаги используют для варки линта шаровые котлы периодического действия. Способ варки натронный. Отбелка производится с минимальным расходом хлора.

Рекомендуемые материалы

Основной тенденцией в развитии технологии отбелки целлюлозы является повышение конкурентоспособности беленых целлюлоз при соблюдении требований по охране окружающей среды. Технология отбелки должна обеспечивать для предприятия баланс между затратами, качеством целлюлозы и влиянием на окружающую среду.

В настоящее время хлорсодержащие отбеливатели заменяют пероксидом водорода. Пероксид водорода обладает высоким окислительным и энергетическим потенциалом, так как в процессе отбелки выделяется большое количество энергии, которое обеспечивает высокую чистоту отбелки. При этом отбеливающие свойства пероксида водорода исключительно велики, а продолжительность мала.

Разработка технологии получения хлопковой целлюлозы для высококачественной бумаги сводится к решению вопроса по разработке способа выделения хлопковой целлюлозы путем совмещения процессов варки и перекисной отбелки в одну стадию, позволяющих получить целлюлозу требуемого качества и исключить хлорсодержащие реагенты с одновременным решением экологических проблем производства.

Так в г. Хараре (Зимбабве) хлопковый линт варят непрерывным способом в аппарате Би Вис с отбелкой в этом же аппарате. Производительность аппарата 1,6…1,8 т/ч, белизна готового продукта не менее 80 оISO.

Отбелка пероксидом водорода

Окислительный потенциал пероксида водорода ниже, чем гипохлорита. Однако применение пероксида водорода имеет большие преимущества с точки зрения охраны окружающей среды, так как в сточных водах в этом случае полностью отсутствуют соединения хлора.

Отбелка целлюлозы пероксидом водорода способствует также значительному снижению содержания в целлюлозе смол и жиров.

В процессе отбелки пероксидом водорода в щелочной среде параллельно протекают две химические реакции:

НООН + НО → НОО2О;  (1)

2НООН → О2 + 2 Н2О.             (2)

В результате диссоциации пероксида водорода по реакции (1) образуется основная отбеливающая частица – анион гидропероксида НОО.

Степень диссоциации при обычных условиях мала, но усиливается при повышении температуры и по мере расходования иона НОО на реакции. Диссоциации пероксида способствует щелочная среда, так как при этом связываются водородные ионы и равновесие реакции гидролиза сдвигается вправо. Поэтому отбелку пероксидом ведут в щелочной среде при рН=10-10,5, добавляя в отбельный раствор NaOH. Считается, что пероксид разрушает карбонильные группы макромолекулы целлюлозы; этим объясняется высокая стабильность белизны целлюлозы, отбеленной пероксидом водорода.

Разложение пероксида водорода по реакции (2) катализируется ионами металлов переменной валентности и сопровождается следующими реакциями с образованием радикалов – гидроксильного НО и супероксиданиона О2●– по схемам:

Мn+ + Н2О2 → НО + ОН + М (n+1);

НО + НОО → О2●– + Н2О;

О2●– + Н2О2 → О2 +НО+ ОН.

Разложение пероксида водорода катализируют ионы железа, меди, марганца и др., всегда присутствующие в производственной воде.

Следует отметить, что окислительный потенциал гидроксильного радикала НО очень высокий, из-за чего продолжительность жизни его исключительно короткая, и он вступает в реакцию практически мгновенно на месте своего образования.

Появление столь значительной по окислительному потенциалу реакционноспособной частицы в отбельной системе нежелательно, поэтому контроль за уровнем содержания ионов металлов переменной валентности является непременным условием эффективного проведения процесса отбелки пероксидом водорода.

В состав отбельного раствора кроме пероксида водорода и NaOH при традиционной отбелке входит силикат натрия (иногда, при отбелке хлопковой целлюлозы он может отсутствовать), который:

- наряду с NaOH служит для забуферивания среды до нужной щелочности, способствуя протеканию реакции диссоциации;

- связывает свободные радикалы разложения пероксида водорода, обрывая тем самым цепные реакции разложения его;

- подавляет каталитическое действие катионов железа, меди, марганца, хрома и др. на разложение пероксида водорода;

- является ингибитором коррозии оборудования.

В качества стабилизатора раствора пероксида водорода иногда добавляют небольшое количество (0,05-0,1 % от массы волокна) MgSO4, который нейтрализует каталитическое действие ионов тяжелых металлов (железа, меди, марганца и др.).

Естественно, необходимо также подбирать и параметры проведения процесса, отвечающие за преимущественную диссоциацию пероксида водорода по реакции (1).

Белизна целлюлозы в процессе отбелки может быть достигнута за счет повышения температуры, концентрации гидропероксид-анионов, а также повышения эффективности массопереноса.

Повышение температуры в большей степени влияет на реакции отбелки целлюлозы пероксидом водорода, чем на его разложение под влиянием каталитического воздействия металлов переменной валентности.

Ещё посмотрите лекцию "11 Причины конфликтных отношений" по этой теме.

Повышение концентрации гидропероксид-анионов достигается:

а) регулированием расхода NаОН для создания необходимого уровня рН, обеспечивающего преимущественное образование гидропероксид-аниона;

б) повышением концентрации массы, что позволяет увеличить эффективную концентрацию отбеливающих реагентов и, как следствие, усилить окислительную деструкцию хромофоров; по закону действующих масс при высокой концентрации массы возрастает скорость реакции.

Повышение эффективности массопереноса связано, прежде всего, с перемешиванием реагирующей смеси. Перемешивание массы низкой и средней концентрации позволяет устранить внешнедиффузионные сопротивления и перевести процесс в область внутренней диффузии, когда скорость реакции лимитируется скоростью диффузии реагентов и продуктов реакции внутри волокна. При перемешивании, осуществляемом при высокой концентрации, суспензия подвергается деформациям сжатия и сдвига. Причем при высокой концентрации значения напряжения, при котором происходит разрушение структуры суспензии и последующее ее пластическое течение, может быть достаточно большим, чтобы вызвать деформацию самих волокон. Это позволяет практически мгновенно доставлять реагенты к внутренним структурным элементам волокон и перевести процесс отбелки в кинетическую область.

Температура кипения отбельного раствора зависит от давления в системе, поэтому эффективности массопереноса может способствовать увеличение давления. Если температура реакционной смеси достигает точки кипения отбельного раствора, на поверхности раздела жидкой фазы и целлюлозного волокна будут возникать пузырьки газа, сокращая площадь, доступную для реакционного взаимодействия. Этому явлению будет препятствовать повышение давления.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее